Hacia un uso sostenible de los recursos

hacia un uso
sostenible
de los recursos
naturales
Director:
juan josé rodríguez jiménez
Catedrático de Ingeniería Química
de la Universidad Autónoma de Madrid
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RODRÍGUEZ JIMÉNEZ, Juan José (dir.): Hacia un uso sostenible de los recursos naturales.
Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-6
_____________________________________________
EDITA:
UNIVERSIDAD INTERNACIONAL DE ANDALUCÍA
AUTOR:
Juan José
Rodríguez Jiménez
Monasterio de Santa María de las Cuevas
Calle Américo Vespucio, 2
Isla de la Cartuja. 41092 Sevilla
www.unia.es
COPYRIGHT DE LA PRESENTE EDICIÓN:
Universidad Internacional de Andalucía
COPYRIGHT:
Juan José Rodríguez
Jiménez
FECHA:
Abril de 2008
EDICIÓN:
500 ejemplares
ISBN:
978-84-7993-048-6
DEPÓSITO LEGAL:
MAQUETACIÓN Y DISEÑO:
Ricardo Barquín Molero
IMPRESIÓN:
J. De Haro Artes Graficas S.L.
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Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-6
Índice
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Presentación
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Energía para un desarrollo sostenible
Ángel Irabien Gulías. Universidad de Cantabria
11
Emisiones de CO2. El acuerdo inexcusable
Arturo Romero Salvador. Universidad Complutense de Madrid
21
Energía nuclear: ¿un debate cerrado?
Valentín González García. Universidad Autónoma de Madrid
29
El agua: claves para el uso sostenible
Eloy García Calvo. Universidad de Alcalá
37
Basic flow and mass transport considerations in the exploitation and protection of
groundwater resources
47
Antonis D. Koussis. National Observatory of Athens
El impacto ambiental de las actividades industriales: el cambio necesario
Daniel Escrig Zaragozá. UBE Corporation Europe, S.A.
55
Catalizadores para la protección del medio ambiente
Tomás Cordero Alcántara y José Rodríguez Mirasol. Universidad de Málaga
65
Los residuos biomásicos: algunos ejemplos de aprovechamiento integral
79
Guillermo Morales Calvo. Dirección General de Proyectos del Ministerio de Educación y Ciencia
La contaminación de los suelos. La herencia que no cesa
Juan J. Rodríguez Jiménez. Universidad Autónoma de Madrid
5
93
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juan josé rodríguez jiménez
Catedrático de Ingeniería Química
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Hacia un uso sostenible
de los recursos naturales
Presentación
La civilización actual, en el llamado mundo desarrollado, ofrece niveles de bienestar
ciertamente incomparables con los de épocas pretéritas. En los últimos 50 años, el
avance material de la humanidad supera con creces el conseguido en todo el período
anterior. Pero en este proceso de desarrollo, los claros parecen con frecuencia dificultar
la visión inteligente y realista de las muchas sombras que amenazan no sólo el futuro,
sino el propio presente de nuestro planeta.
Una evolución de las condiciones materiales del hombre sobre la Tierra como la vivida
en las últimas décadas no puede sino plantear serios interrogantes, como: ¿Hasta dónde
es seguro y razonable llegar?, ¿A cuanto asciende el pasivo, en materia de extinción
de recursos y efectos sobre el medio ambiente?, ¿Sobre qué bases debe replantearse el
desarrollo en el futuro?
El presente texto recoge, de forma resumida, las lecciones impartidas por distintos
especialistas en el curso “Hacia un uso sostenible de los recursos naturales”, que,
organizado por la Universidad Internacional de Andalucía, se celebró en su sede de
Málaga, en Julio de 2007. Siguiendo el programa del curso, en las páginas que siguen se
pasa revista a algunos de los temas más relevantes en relación con el uso racional de los
recursos naturales, de acuerdo con los principios y criterios que configuran el desarrollo
sostenible como estrategia global. La producción de energía y el control de las emisiones
de gases de efecto invernadero y otros contaminantes de la atmósfera. El agua, con la
necesidad de arbitrar sobre bases aceptables el acceso a un derecho y el consumo racional
de un bien cada vez más escaso. La obligada transformación de la industria, con el factor
ambiental como considerando inexcusable. Los residuos derivados de la biomasa, con
su enorme potencial, cuyo desarrollo práctico exige políticas decididas, sobre la base
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de tecnologías viables. La contaminación de los suelos, una herencia histórica y una
realidad actual que exige respuestas a la altura de la gravedad del problema. Son todas
ellas cuestiones de vital importancia para un mundo en el que el derecho al bienestar
debe extenderse sin comprometer el futuro.
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Ángel Irabien Gulías
Universidad de Cantabria
Energía para un
desarrollo sostenible
1. Introducción
La energía es uno de los factores claves para avanzar hacia un modelo de producción y
consumo sostenible que permita resolver nuestras necesidades actuales sin hipotecar el
desarrollo de las generaciones futuras.
Es por ello que la planificación de las mejores formas de resolver la demanda de energía,
la actuación de acuerdo a los criterios planificados y el seguimiento de los resultados
basado en los indicadores que permiten valorar la sostenibilidad de la gestión de la
energía en la producción y el consumo constituyen los aspectos fundamentales en la
relación entre energía y desarrollo sostenible.
El término desarrollo sostenible se asocia al informe “Our common future” que las
Naciones Unidas encargaron para concretar las vías de integración del Medio Ambiente
en el Desarrollo, objetivo perseguido desde la primera cumbre de Desarrollo Humano
celebrada en Estocolmo en 1972.
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En este informe se describe el desarrollo sostenible como aquel que tiene como
objetivo:
“To meet the needs of the present without compromising the ability of future
generations to meet their needs” (1987)
Desde este primer informe, la Cumbre de Rio de 1992; y especialmente la de
Johannesburgo de 2002 han permitido ir concretando los elementos básicos de los
procesos hacia un desarrollo sostenible, que recientemente el Consejo de la Unión
Europea en la Estrategia de Desarrollo Sostenible Renovada ha identificado como aquel
que:
“it aims at the continuous improvement of the quality of life and well-being on Earth
for present and future generations. To that end it promotes a dynamic economy
with full employement and a high level of education, health protection, social and
territorial cohesion and environmental protection in a peaceful and secure world,
respecting cultural diversity” (2006)
En este contexto, lo mismo desde un planteamiento global (Naciones Unidas),
que europeo, español y autonómico se ha reconocido que la energía juega un papel
fundamental en la sostenibilidad y en numerosos medios se ha planteado la pregunta
siguiente: ¿Hay formas de pensar en términos de sostenibilidad?; cuya respuesta puede
relacionarse con una serie de constantes que se repiten en los planteamientos de la
sostenibilidad:
a) Toma de decisión multicriterio en lugar de una optimización con una única
variable (en general el beneficio económico).
b) El multicriterio responde a la ponderación de los criterios ambientales y sociales;
además de los económicos en la toma de decisiones.
c) La valoración tiene que ser integrada, basada en acumulación de evidencias.
d) En el proceso deben identificarse indicadores que permitan un seguimiento en
el tiempo y en el espacio.
¿Cómo se promueve en materia energética una valoración integrada con indicadores?.
En primer lugar teniendo en cuenta que los indicadores presentan limitaciones que
deben reflejarse en cuenta en las valoraciones, las principales limitaciones de los mismos
son:
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-Los indicadores nos muestran aspectos parciales de las tres dimensiones del
desarrollo sostenible.
-Responden al interés de una visión analítica simple.
-Nos acercan a una visión general simple de comportamientos y sistemas
complejos.
A partir de estas consideraciones generales se describen los principales indicadores de la
relación entre energía y sostenibilidad.
2. Indicadores de sostenibilidad y energía
Si se tiene en cuenta que la forma de resolver la demanda energética tiene una repercusión
muy importante en la generación de gases de efecto invernadero (GEI), además de
los indicadores asociados al uso de recursos se ha incluido uno asociado al cambio
climático. A continuación se describen los indicadores seleccionados en este trabajo, a
partir de los desarrollados por el Observatorio de Sostenibilidad en España (2005), que
concuerdan con los propuestos habitualmente en la Unión Europea, y que son:
1. Emisiones de Gases de Efecto Invernadero
2. Consumo de Energía
3. Intensidad energética de la economía
4. Energía de fuentes renovables
1. Emisiones de Gases de Efecto invernadero
En el marco del protocolo de Kyoto España tiene como objetivo limitar el crecimiento
de sus emisiones netas de GEI al 15% en el periodo 2008-2012 frente a los niveles
del año base (1990). No obstante, las emisiones entre el año base y 2005 crecieron un
52,2%, como se muestra en la Figura 1. en su distribución por sectores.
En la Figura 1. se observa que, la construcción, el transporte y la generación de
electricidad han tenido una importancia significativa en el incremento de GEI.
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FIGURA 1. EVOLUCIÓN DE LAS EMISIONES DE GEI EN ESPAÑA (MILES DE TONELADAS
CO2 EQUIVALENTE)
Fuente: Inventario Nacional (2007).
500.000
450.000
400.000
Sectores no energéticos
Residuos
350.000
Otros
300.000
Transporte
250.000
200.000
Industria y construcción
150.000
Otra transformación
energética
100.000
Generación de
electricidad y calor
50.000
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
El consumo energético es responsable del 80% de las emisiones de GEI y las emisiones
de GEI de origen energético han crecido un 63% entre 1990 y 2005, como consecuencia
del uso intensivo de energías fósiles, empleadas como energías primarias en la producción
de electricidad y como energía final en el resto de los sectores, especialmente en el
transporte por carretera.
Sin embargo, como se muestra en la Figura 2, las emisiones GEI per capita en España
se sitúan un 8% por debajo de la media europea, lo cual demuestra, que el objetivo
asignado a España en el Protocolo de Kioto fue muy exigente, en términos de cohesión
al equivaler a unas emisiones medias de 7,8 toneladas equivalentes de CO2 en el período
2008-2012 frente a 10,8 toneladas medias en la Unión Europea.
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FIGURA 2. COMPARACIÓN DE EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO PER
CAPITA.
Fuente: Estrategia española de Desarrollo Sostenible. Septiembre 2007.
13,00
12,00
UE
GEI per cápita (T onCO2equi.)
11,00
10,00
9,00
España
8,00
7,00
6,00
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
2. Consumo de Energía
Desde un punto de vista global existe una gran desigualdad en el consumo energético
per capita en el mundo, donde se pueden distinguir cinco zonas geográficas en los
intervalos: (1) 5,4-6,5 tep/capita (2) 4,2-5,4 (3) 3,0-4,2 (4) 1,8-3,0 y (5) 0,6-1,8; siendo
el promedio mundial de 1,78 tep/cápita y 4,74 tep/capita en los países de la OCDE;
según la Agencia Internacional de la Energía (2007).
España continúa situándose en niveles inferiores a los principales países europeos, y un
18% por debajo de la media de la UE-15, como se recoge en la Figura 3.
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FIGURA 3. CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA PER CAPITA (KTEP/POBLACIÓN)
Fuente: EUROSTAT.
0,0042
UE 15
0,0040
0,0038
0,0036
UE 25
0,0034
0,0032
España
0,0030
0,0028
0,0026
0,0024
0,0022
0,0020
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
3. Intensidad energética de la economía
En el caso de la eficiencia energética, la intensidad energética de la economía, ha
mantenido una tendencia creciente desde 1990 hasta 2004, frente a la fuerte reducción
registrada en la UE, tal y como muestra la Figura 4. Sin embargo, a partir de 2005 se
ha roto esta tendencia. Un consumo energético eficiente debe permitir desacoplar la
contaminación del crecimiento económico, lo que significa producir “más con menos”.
FIGURA 3. INTENSIDAD ENERGÉTICA DE LA ECONOMÍA (TEP/MILLONES DE €)
Fuente: MITyC y EUROSTAT.
250
240
España
230
220
UE 25
210
200
UE 15
190
180
16
1991
1993
1995
1997
1999
2001
2003
2005
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4. Energía de fuentes renovables
La demanda de energía primaria entre 1997 y 2006 creció en España un 35%, como
muestra la Figura 5. Este importante aumento de la demanda de energía se ha cubierto
fundamentalmente con gas, petróleo y fuentes de energía renovables.
FIGURA 5. EVOLUCIÓN DE LA DEMANDA DE ENERGÍA PRIMARIA EN ESPAÑA Y SU
COBERTURA
Fuente: Comisión Nacional de la Energía
160.000
140.000
6%
120.000
5%
100.000
4%
80.000
3%
60.000
2%
40.000
1%
20.000
0%
0
1997
Petróleo
1998
1999
Gas natural
2000
2001
Carbón
2002
Nuclear
2003
2004
Renovables
2005
-1 %
2006
Tasa de crecimiento %
7%
Crecimiento demanda
La electricidad generada por las energías renovables ha aumentando a una tasa media
anual del 4%, similar al crecimiento de la demanda de energía primaria, por lo que su
participación en la balanza energética ha permanecido prácticamente constante en torno
al 6%. Como se observa en la Figura 6, la energía eólica es el sector de las renovables
que ha presentado un mayor ritmo de crecimiento. Otras, como la solar y la biomasa,
mantienen una participación mucho más reducida, a pesar de las grandes oportunidades
que España presenta en este ámbito.
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FIGURA 6. EVOLUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN ELÉCTRICA A PARTIR DE ENERGÍAS
RENOVABLES EN RÉGIMEN ESPECIAL (KTEP)
Fuente: IDAE
35.000
30.000
25.000
20.000
15.000
10.000
5.000
0
1997
2003
Eólica
1998
Solar
1999
2000
Minihidráulica
2001
2002
Biomasa
2003
2004
Residuos
2005
2006
Trat. residuos
3. Conclusiones
Se puede afirmar que la energía y los recursos naturales asociados a la misma son uno de
los condicionantes fundamentales del Desarrollo Sostenible. De acuerdo a este principio
es necesario atender a los aspectos globales y locales de la energía.
Para ello se describen cuatro indicadores con el objetivo de racionalizar de un modo
cuantificable los avances que se van realizando en la gestión de la energía.
Los indicadores seleccionados y descritos para el caso de España son:
1. Emisiones de Gases de Efecto Invernadero
2. Consumo de Energía
3. Intensidad energética de la economía
4. Energía de fuentes renovables
Estos indicadores se consideran apropiados para avanzar hacia un modo de producción
y consumo que nos permita identificar los procesos que conducen hacia un desarrollo
sostenible.
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4. Referencias
• Our Common Future (1987), Oxford: Oxford University Press.
• Renewed EU Sustainable Development Strategy (2006), Council of the European
Union 10917/06, 26 june 2006.
• Informe de Sostenibilidad en España 2005 (2005) , OSE.
• Key World Energy Statistics 2007 (2007) IEA.
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Arturo Romero Salvador
Universidad Complutense de Madrid
Emisiones de CO2.
El acuerdo inexcusable
Introducción
A lo largo de toda la historia de la Tierra, antes y después de la aparición del hombre,
se han producido importantes cambios climáticos que han afectado profundamente
al planeta. Es indudable que estos cambios, lo mismo que otros cambios ambientales,
forman parte del funcionamiento de los sistemas naturales de modo que la flora, la fauna
y los procesos morfodinámicos han ido cambiando y adaptándose a estas modificaciones.
Sin embargo, los cambios actuales tienen demasiadas diferencias con los pasados para que
la especie humana confíe al destino su capacidad de adaptarse en el futuro. Por un lado,
la dimensión que ha alcanzado la población y el modelo de sociedad implantado indican
que la adaptación será traumática, si no se introducen nuevos mecanismos capaces de
ayudar a los tradicionales. Por otro, el cambio actual parece tener gran relación con las
actividades humanas lo que hace posible tomar medidas destinadas a controlarlo.
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La mezcla de gases que componen la atmósfera permite la entrada hacia la superficie de
buena parte de la radiación solar incidente. Esta radiación, que es de onda corta, calienta
la superficie terrestre. La Tierra se desprende de la energía enviándola nuevamente al
espacio en forma de radiación infrarroja, de onda larga. Los gases efecto invernadero son
aquellas sustancias presentes en la atmósfera, que absorben gran parte de la radiación
infrarroja que emite la Tierra, impidiendo que la energía pase directamente de la
superficie terrestre al espacio, lo que evita que nuestro planeta sea un lugar frío. Los
cambios en el clima derivados de la actividad humana son debidos a la intensificación
del efecto invernadero natural. Al aumentar la concentración atmosférica de los gases
radiativamente activos se produce el denominado forzamiento radiativo. Cerca del 60%
de este forzamiento es debido al dióxido de carbono (CO2), en tanto que el metano
(CH4) contribuye en un 15%, el óxido nitroso (N2O) en un 5%, mientras que otros gases
como el ozono (O3), los hidroflurocarbonos (HFCs), los perfluorocarbonos (PFCs), el
hexafluoruro de azufre (SF6), etc., junto con las partículas sólidas, contribuyen con el
20% restante.
Protocolo de Kioto
La comunidad internacional aprobó la Convención Marco de las Naciones Unidas
sobre el Cambio Climático en 1992. Este Convenio, ratificado por 186 países, tiene
como objetivo la “estabilización de la concentraciones de los gases de efecto invernadero
en la atmósfera a un nivel que impida interferencias antropogénicas peligrosas en el
sistema climático. Este nivel debería lograse en un plazo suficiente para permitir que los
ecosistemas se adapten de forma natural al cambio climático, asegurar que la producción
de alimentos no se vea amenazada y permitir que el desarrollo económico prosiga de
manera sostenible”. Las medidas que se adopten, con responsabilidades comunes pero
diferenciadas, para lograr este objetivo deben ser capaces de proteger el sistema climático
en beneficio de las generaciones presentes y futuras sin vulnerar el derecho al desarrollo
sostenible de los países que firmaron el Convenio.
El Protocolo de Kioto es un acuerdo internacional firmado en 1997, dentro de la
Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, que aboga
por la reducción de las emisiones antropogénicas de CO2 y otros gases (metano, óxido
nitroso, hidrofluorocarbonados, perfluorocarbonados y hexafloruro de azufre) para
mitigar el efecto invernadero. En el Protocolo se limitan las emisiones de los países
desarrollados y de los países con economías en transición a una economía de mercado
para que se logre una reducción global, en el quinquenio 2008-2012, del 5,2 % con
respecto a las realizadas en el año de referencia, 1990. El acuerdo condiciona su entrada
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en vigor a la ratificación de al menos 55 países signatarios, siempre que la suma que sus
emisiones represente el 55% de las realizadas en el año de referencia por todos los países
que tienen compromiso de limitación.
Para facilitar el cumplimiento de las obligaciones que tienen los países desarrollados
de reducir sus emisiones netas, diferencia entre liberación y retención, de una manera
distinta a la que puede lograrse con políticas y medidas internas, el Protocolo de Kioto
introdujo tres procedimientos complementarios que se conocen como “Mecanismos de
Flexibilidad”, Aplicación Conjunta, Desarrollo Limpio y Comercio de Emisiones.
Las repercusiones económicas de la aplicación del Protocolo son suficientemente
importantes para que los países firmantes del Convenio pactasen, antes de proceder
a su ratificación, las reglas que deben regular aspectos tan críticos como la utilización
de los mecanismos de mercado, el papel de los bosques como captadores de carbono
o las consecuencias del incumplimiento. Tras cuatro años de intensas negociaciones
internacionales, se alcanzó en la ciudad de Bonn en julio de 2001 el acuerdo político
sobre estas reglas, acuerdo que, junto con las decisiones aprobadas tres meses más
tarde en la cumbre de Marrakech, aporta las garantías necesarias para que los países
signatarios pudieran iniciar el proceso de ratificación. Rusia, cuya cuota de emisión
en 1990 fue del 17,4%, ratificó el Protocolo de Kioto el 19/11/2004. Con esta
ratificación se cumplieron las condiciones establecidas y el 16 de febrero de 2005 se
iniciaba la puesta en funcionamiento del Protocolo. La Unión Europea de los 15 debe
reducir un 8% las emisiones de gases de efecto invernadero realizadas en 1990 (CO2,
CH4 y N2O) y en 1990 o1995( HFCs, PFCs y SF6), en el periodo 2008-2012. Otros
objetivos de emisión para naciones industrializadas son 6% para Japón y Canadá y
7% para Estados Unidos. Desgraciadamente, no todas las partes han ratificado el
acuerdo.
En la UE-15, con una población de 380 millones, se emiten unas 8 toneladas de CO2
térmico por habitante al año. Emisiones de 15 toneladas corresponden a cada uno
de los 630 millones de habitantes del conjunto de países, Australia, Estados Unidos,
Japón, Noruega, Rusia y Suiza. Sin embargo, los 2.500 millones de Brasil, China
e India no alcanzan las 2 toneladas. Ante las previsiones de crecimiento económico
de unos países y las reticencias a ratificar el Protocolo de otros, la contribución
cuantitativa a la reducción de emisiones, por parte de la UE, parece poco importante.
Sin embrago, su decisión firme de limitar sus emisiones indica la importancia que
debe concederse a la perspectiva ambiental y al desarrollo sostenible en las actividades
humanas.
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Como consecuencia de la limitación impuesta por el Protocolo a las emisiones
atmosféricas de gases de efecto invernadero, el aire se convierte en un bien escaso y el
coste de la reducción depende de un mercado en el que el precio se fija por la ley de
la oferta y la demanda. El mercado incentiva la obtención de resultados ambientales
eficientes haciendo que los esfuerzos se orienten en la dirección que marca el descenso
de las emisiones de gases de efecto invernadero, y fomenta la innovación tecnológica
orientando sus actividades hacia nuevas tecnologías y hacia el desarrollo de las existentes
con el fin de lograr beneficios con la venta de sus derechos de emisión. Del mismo modo
que las empresas encuentran en el coste de la emisión de gases de efecto invernadero
un incentivo financiero para utilizar tecnologías con menores factores de emisión, la
sociedad debe disponer de los incentivos apropiados para contribuir a la reducción de
las emisiones de CO2.
Un país cumplirá con su compromiso de limitación de emisiones de gases de efecto
invernadero, establecido en el marco del Protocolo de Kioto, cuando al final del primer
período de cumplimiento, 2012, la cantidad asignada (Assigned Amount Units o AAUs)
sea igual o menor que la diferencia entre las emisiones realizadas en el periodo 20082012 y la suma de los títulos obtenidos a través del Mecanismo de Aplicación Conjunta
(ERU), a través del Mecanismo de Desarrollo Limpio (CER), a través de la creación de
sumideros (RMUy) y los obtenidos por la compra de derechos de emisión en el mercado
internacional de emisiones.
Origen de las emisiones y estrategias de reducción
El dióxido de carbono, proveniente de la obtención de energía a partir de combustibles
fósiles, es la principal fuente individual de emisión de gases de efecto invernadero derivado
de las actividades humanas. El carbón, petróleo y gas natural son las fuentes de gran
parte de la energía utilizada en la generación de electricidad, el transporte, la calefacción
doméstica o la energía industrial, y representan (suministro y uso) el 80% de las emisiones
de CO2 de origen humano. Ante los desafíos que plantea su reducción –la emisión es una
consecuencia de la forma utilizada por sociedades actuales para dar respuesta a las exigencias
de su modelo de vida- es necesario adoptar estrategias de adaptación, mitigación y control
que tengan en cuenta la conservación de la naturaleza, el crecimiento, las desigualdades,
el desarrollo, la competitividad y las posibilidades tecnológicas. La reducción de emisiones
de CO2, para evitar que aumente su concentración en la atmósfera, puede lograrse
disminuyendo la demanda de energía, aumentando el ahorro y la eficiencia energética y
logrando mayores porcentajes de producción y uso de energía más limpia.
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El ahorro de energía es un objetivo que permite disminuir la presión que se ejerce
sobre el medio y a la vez, aumentar la competitividad y reducir la dependencia de
las importaciones de energía. El aumento de la eficiencia de la transformación de la
energía primaria en energía consumible depende de los avances que se realicen en
los procesos de transformación, pero este aumento puede quedar contrarrestado por
el descenso que ocasiona el crecimiento de la fracción destinada a su uso en forma
de combustibles secundarios, electricidad o productos derivados del petróleo. Todos
los combustibles fósiles convencionales liberan CO2 pero sus factores de emisión
aumentan con el contenido en carbono, gas natural, petróleo y carbón. Debido a su
naturaleza, ni el combustible nuclear ni las energías renovables -hidráulica, eólica,
biomasa, biocarburantes, solar fotovoltaica, solar térmica, residuos sólidos urbanos
y geotérmica- originan emisiones netas de dióxido de carbono. La integración de la
dimensión medioambiental en la política energética depende de la producción y uso de
energías renovables y de combustibles fósiles de bajo o nulo contenido en carbono para
producir energía.
Existen diferentes fuentes que emiten metano, gas de efecto invernadero (su de potencial
de calentamiento global equivale hace que la liberación de una unidad equivalga a más
de 20 unidades de CO2) que sigue en importancia cuantitativa al CO2. Las emisiones de
metano relacionadas con el ganado, 30 %, se producen por la “fermentación entérica”
de los alimentos en los tractos digestivos por parte de los microorganismos y por la
descomposición de estiércol animal. Los arrozales anegados son responsables, debido
a la descomposición anaerobia de la materia orgánica, del 25 % de las emisiones de
metano provenientes de las actividades humanas. Otros procesos de descomposición
anaeróbica de la materia orgánica se producen en los vertederos de residuos urbanos o
aguas sanitarias tratadas en pozos o lagunas. Finalmente, los combustibles fósiles por
una gran variedad de causas –extracción, tratamiento, transporte, distribución, etc.- son
responsables del 25 % de las emisiones de metano. Cuando no se produce la captación y
la posterior oxidación del metano formado, el destino de este gas es la atmósfera.
El incremento de óxido nitroso se atribuye a actividades antropogénicas tales como
las implicadas en la gestión de estiércol, en la aplicación de los fertilizantes a los suelos
agrícolas, en el sector energético y las procedentes de las emisiones de algunos procesos de
la industria química como ocurre con la obtención de ácido adípico, producto empleado
en la fabricación de nylon. El nitrógeno que contienen muchos abonos y fertilizantes
minerales y orgánicos aumenta los procesos naturales de nitrificación y desnitrificación
que producen las bacterias y otros microorganismos en el suelo. Estos procesos convierten
parte del nitrógeno en óxido nitroso. También se forma este gas de efecto invernadero
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Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-6
(factor de equivalencia de CO2 cercano a 300) al reaccionar el nitrógeno con el oxígeno
del aire a las elevadas temperaturas a que se produce la combustión. Aunque la molécula
de N2O es muy estable a temperatura ambiente se puede conseguir su descomposición
o su transformación mediante agentes oxidantes o reductores.
La industria ha creado un número de gases, que tienen un potente efecto invernadero
y larga vida en la atmósfera, para usos especializados. Los HFC, que han sustituido a
los CFC para evitar la destrucción de la capa de ozono, se emplean principalmente
como refrigerantes, disolventes de limpieza y agentes de fabricación de espumas. Los
HFC no dañan la capa de ozono pero son potentes gases de efecto invernadero (factores
de equivalencia de CO2 cuyo orden de magnitud es el millar). La reducción de las
emisiones de estos gases fluorados puede lograse mejorando su contención y control y
estableciendo restricciones para su comercialización y uso.
España y su compromiso
La Unión Europea de los 15, que ha liderado el Protocolo de Kyoto, ha decidido
cumplir conjuntamente, “burbuja comunitaria”, su compromiso de reducción del
8 %, debiendo, dadas las diferencias de desarrollo existentes entre los 15 países,
asignar posteriormente la limitación de emisiones a que se obliga cada uno de los
Estados Miembro. Su liderazgo se ha traducido en la implantación de un conjunto de
medidas destinadas a cumplir su compromiso, gracias a las cuales ha conseguido que
las emisiones de dióxido de carbono en 2000 no superaran las que había realizado en
1990, aunque el consumo de energía había continuado su crecimiento durante este
periodo. Sin embargo, en el camino hacia el 2012 aparecen importantes obstáculos
que deben superarse. Las emisiones de gases de efecto invernadero han disminuido en
el sector manufacturero y de suministro de energía pero han aumentado en el sector
del transporte. La mayoría de los Estados miembros no han logrado la reducción de
gases de efecto invernadero que establece la cuota de la UE en el marco del Protocolo
de Kioto, por lo que deben realizar un esfuerzo adicional que compense el retraso en
el cumplimiento de su compromiso.
Por medio de la Directiva 2003/87/CE estableció un régimen propio para el comercio
de derechos de emisión de gases de efecto invernadero entre las instalaciones industriales
-sector producción de energía, refino de petróleo, siderurgia, cemento, vidrio, cerámica
y papel- en las que se realiza la mayor parte de las emisiones, con el fin de fomentar su
reducción de una forma eficaz y económicamente viable. Cada Estado Miembro debe
elaborar un Plan Nacional de Asignación en el que se establece el procedimiento que
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utilizará para cumplir su compromiso de limitación de emisiones y, a la vez, mantener
el empleo y la competitividad de la economía.
A España le correspondió una limitación que le impide sobrepasar en un 15% las
emisiones realizadas en el año de referencia. En 2004 las emisiones totales de GEI
alcanzaron las 427,9 Mt de CO2-e, lo que supone un 48% de aumento.
El Plan Nacional 2008-2012 pretende conseguir que las emisiones anuales sólo superen
el 37% de las realizadas en el año de referencia. Se asigna el 45% de las emisiones a las
instalaciones sujetas al comercio de derechos de emisión (153 millones de toneladas/
año, lo que supone una reducción del 16% sobre la asignación del periodo 2005-2007)
y el 55% a los sectores difusos (Transporte, residencial, etc.). La diferencia, entre el 37%
y el 15% establecido como límite, se asigna a la absorción por sumideros, el 2%, y a la
adquisición de créditos procedentes de mecanismos de flexibilidad, el 20%.
Conclusión
Al buscar soluciones a un problema ambiental global -causado en buena medida por
un vector, energía, imprescindible para las sociedades que más han contribuido a su
creación- aparece la necesidad de introducir profundos cambios sociales y tecnológicos
que pueden afectar a los tradicionales modelos de desarrollo. Desde la última década
del siglo XX se han realizado notables progresos técnicos para disminuir las emisiones
de los gases de efecto invernadero cuya aplicación puede permitir la sustitución de unos
productos por otros, de unas materias primas por otras, el cambio de unos procesos por
otros, la modificación de los métodos de producción utilizados o la implantación de
una gran variedad de tecnologías ambientales capaces de captar las emisiones para su
posterior valorización, transformación o retención. Todos estos progresos deben de ir
acompañados de otro tipo de decisiones y medidas cuya naturaleza no es tecnológica.
Primero, es necesario que los diferentes países y sus instituciones sociales se impliquen
en la tarea de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Después, se debe
diseñar un camino adecuado para alcanzar el objetivo propuesto, seleccionar la velocidad
a la que debe recorrerse el camino y aportar los medios que permitan llegar a la meta
establecida.
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Valentín González García
Universidad Autónoma de Madrid
Energía Nuclear:
¿Un debate cerrado?
1. Introducción
Cuando el físico francés Henry Becquerel descubrió la radiactividad, de forma casual,
mientras realizaba medidas de fluorescencia, exponiendo a la luz del sol sales de
Uranio, no podía imaginarse la trascendencia que en un futuro próximo tendría su
descubrimiento. En 1902, recibió el premio Nobel de física, junto con los esposos Pierre
y Marie Curie, que consiguieron aislar los primeros elementos radiactivos.
Lo primero que hubo de aprenderse de esta nueva tecnología, es que emitía radiaciones
con tres características diferentes: alfa, particulares, consistente en núcleos de helio con
mucha energía, y también gran masa, beta, consistentes en electrones y positrones,
y gamma, muy similares a los rayos X, pero con longitudes de onda más cortas. La
capacidad de penetración de esas radiaciones va en orden creciente, de manera que
la radiación alfa, por su tamaño, pueden pararla la piel humana o una simple hoja de
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papel, a pesar de su mayor energía. Sin embargo, la radiación gamma puede atravesar
espesores variables de diferentes materiales, incluyendo metales y hormigón, aunque
estos últimos, con espesor suficiente, son capaces de detenerlas, según la energía de las
radiaciones. La capacidad de blindaje de los materiales va en razón directa a su peso
específico.
Tuvieron que transcurrir unos años hasta que, al final de la década de 1930, Otto Hahn,
envió los resultados de ensayos de bombardeo de átomos de uranio con neutrones
térmicos, lentos, a Lise Meitner, física austriaca exiliada en Estocolmo, huyendo de
la Alemania nazi, que interpretó, con ayuda de su sobrino Otto Robert Fritz, como
la fisión nuclear. Meitner, además, postuló la existencia de la reacción en cadena, que
demostró Enrico Fermi en un reactor de uranio natural, construido en 1942, bajo el
campo de fútbol de la Universidad de Chicago; esta reacción consiste en la rotura del
átomo de uranio fisionado y la producción de neutrones que continúan la fisión con
otros átomos. Dada la gran energía que se liberaba en la fisión, mucho mayor que la
que se conseguía por otros procedimientos convencionales, se pensó en la utilización de
esa energía como arma de guerra, sobre todo considerando que, tanto la Alemania nazi,
como Rusia, tenían proyectos de desarrollo del arma nuclear.
Inmediatamente, Estados Unidos puso en marcha el Proyecto Manhattan, con el
objetivo de construir un arma que utilizara la fisión nuclear, que consiguió desarrollar
en dos años y tres meses.
En los inicios de la energía nuclear, entre los años 1920 a 1960, se llegaron a proponer
usos poco recomendables, como agregar torio-232 a crema de dientes, asegurando
que mejoraba la salud dental o radio-226 a forraje de animales, pretendiendo que
engordaban más rápidamente. Poco a poco fueron conociéndose mas a fondo sus
propiedades, naciendo una nueva disciplina, que es la protección radiológica, que
permitió racionalizar la utilización de los radisótopos.
2. La utilización de la energía nuclear para la producción de energía
Una vez finalizada la guerra, comenzó a estudiarse el aprovechamiento de esta energía
con fines pacíficos. Esta etapa se inició en 1953, con el discurso de Eisenhower, en la
asamblea de la ONU, y el programa Átomos para la Paz, comenzando un periodo de
cooperación internacional para utilizar la energía nuclear, controlada, en la producción
de energía eléctrica y en la aplicación de los radisótopos a la medicina la industria y la
investigación.
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El uso de la energía nuclear como materia prima energética tiene sentido si se considera
la enorme cantidad de energía que libera la fisión. Así, mientras que la combustión
de un átomo de carbono, libera una energía de 4 ev (electrón.voltio), la fisión de un
átomo de uranio-235 libera 20 Mev, es decir, 5 millones de veces más o, lo que es lo
mismo, 255.000 veces más, por gramo de materia prima. Si además se considera que los
combustibles fósiles tienen utilizaciones potenciales mucho más nobles que su simple
combustión, como son ser la cabecera de la industria petro-química o carbo-química,
mientras que el uranio no tiene otra utilización que su aprovechamiento energético, se
explica la razón de su uso en esa tecnología.
Un tipo de reactor nuclear, que tuvo un desarrollo rápido y dio resultados positivos, en
sus primeros ensayos, para la propulsión de submarinos, fue el reactor de agua ligera,
refrigerado y moderado por agua y utilizando como combustible el uranio enriquecido
en uranio 235 hasta valores comprendidos entre el 2 y el 4 %. Para ello era necesario
enriquecer el uranio natural en ese isótopo, ya que en la naturaleza aparece con un
99,3% de U-238 y un 0,7% de U-235. Esto pudo hacerse mediante la difusión gaseosa,
con el hexafluoruro de uranio, que sublima por encima de 65º C.
La gran mayoría de los 440 reactores que operan en el mundo, son de este tipo, en
sus variantes de agua a presión y agua a ebullición. Hay algunos de uranio natural
y algunos también que utilizan el ciclo del torio-232 en lugar de él del uranio-235.
Estos reactores generan el 20% de la energía consumida en el mundo. Su distribución
geográfica y energética es variable. Así, Estados Unidos tiene 110 reactores en operación
que suministran el 20% de su energía eléctrica, en Francia 60 reactores producen el 78%
de su electricidad, en Suecia 10 reactores aportan el 50%, en Bélgica 7 reactores y el
60%, en España, 8 reactores producen el 20%, etc.
El procedimiento de la obtención de energía eléctrica por fisión es térmico, es decir, se
inicia la fisión en el núcleo del reactor, el calor generado se usa en producir vapor, que
se descarga en una turbina para producir energía eléctrica.
Como es natural, al consumirse por Kwh menos de 200.000 veces de materia prima,
respecto de los procedimientos convencionales de combustión, para la producción
eléctrica, la cantidad de residuos generados es menor en esa proporción. El problema
estriba en que la gestión de residuos radiactivos tiene una percepción pública negativa,
por lo que existe una fuerte oposición a la aplicación de los procedimientos de gestión
desarrollados industrialmente. En general se arguye que los residuos radiactivos tienen
una larga duración, hasta que desaparecen por desintegración radiactiva y si bien eso es
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cierto, hay que recordar que los elementos no radiactivos no desaparecen nunca, luego lo
que se razona para su rechazo es claramente contradictorio con la realidad física, es decir,
es una respuesta no racional, si no emocional, a la utilización de la energía nuclear.
3. La gestión de los residuos radiactivos
Los residuos se clasifican en dos tipos fundamentales: residuos de baja y media
radiactividad, RBMA, y residuos de alta radiactividad, RAA. Los primeros se generan
en la operación y mantenimiento de las centrales nucleares, en el desmantelamiento
de estas centrales, al final de su vida útil, y en las aplicaciones de los radisótopos a
la medicina, la industria y la investigación; suponen el 95% del total de los residuos
generados pero contienen solo el 1% de la radiactividad total, es decir, cuentan con una
radiactividad específica muy reducida. El procedimiento de gestión desarrollado es el de
llevar a cabo su inmovilización, con morteros de cemento u hormigones y almacenarlos
en instalaciones naturales o artificiales, por ejemplo antiguas minas, en superficie o a
poca profundidad, construyendo barreras de ingeniería que impidan la llegada de agua,
que pudiera disolverlos e irrumpieran en la biosfera. En la figura 1 se presentan el diseño
conceptual del almacenamiento de residuos de baja y media radiactividad que opera en
España la Empresa Nacional de Residuos Radiactivos, ENRESA.
FIGURA 1.- DISEÑO CONCEPTUAL DEL ALMACENAMIENTO DE RESIDUOS DE ENRESA
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Por su parte, los RAA, son solo el 5% del total pero contienen el 99% de la radiactividad
generada en el reactor. Su gestión precisa una primera etapa, de unos tres a cinco años,
en la que se propicia su enfriamiento, pues su muy alta actividad específica hace que
tengan un gran desprendimiento de calor, por efecto de la desintegración radiactiva;
para dar una idea, un elemento combustible de un reactor, que tiene una masa total
de 500 Kg, desprende el calor equivalente a un elemento eléctrico que tuviera una
potencia de 10 Kw, que decae a 1 Kw en 3 años. Al cabo de ese tiempo, se almacenarían
temporalmente unos 50 años, para que el desprendimiento de calor sea mínimo, su
decaimiento es potencial, para almacenarse definitivamente en una formación geológica
estable. Como geologías apropiadas se han definido el granito, la sal y la arcilla, aunque
dependiendo de la geología del país, se han barajado y utilizado otras posibles, como
las tobas volcánicas, en Estados Unidos. Un aspecto importante es la posición de los
niveles freáticos y como estos podrían modificarse, por sucesos geológicos previsibles,
pues finalmente el principal enemigo de los residuos sería el agua que, aunque con
dificultad, podría llegar a disolverlos y migrando a través de la barrera geológica irrumpir
en la biosfera. En la figura 2 se presenta el diseño conceptual de un almacenamiento de
residuos de alta radiactividad.
FIGURA 2.- DISEÑO CONCEPTUAL DE UN ALMACENAMIENTO DE RESIDUOS DE ALTA
RADIACTIVIDAD.
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En líneas generales, considerando la actividad específica de los residuos, la duración
de los RBMA sería inferior a 300 años y al cabo de ese tiempo el almacenamiento
podría banalizarse, es decir, utilizarlo para cualquier uso, pues su fondo radiactivo sería
el mismo del fondo natural.
Por su parte, la duración de los RAA es muy superior, pudiendo llegar a cien mil o más
años. Pero, los radisótopos responsables de esa larga duración, son los emisores alfa,
fundamentalmente transuránicos. Los emisores beta-gamma, responsables de la mayor
radiactividad de esos residuos, decaen en un periodo de unos mil años; a partir de ese
momento solo quedarían los emisores alfa que, dadas las características de esta forma de
radiación, solo causarían daño a los seres vivos por ingestión, es decir, como cualquier
otro elemento pesado; esto es como decir que un almacenamiento de RAA, al cabo de
mil años, se habría convertido en algo análogo a un depósito de seguridad de elementos
tóxicos.
4. La radiactividad natural
Los elementos radiactivos tienen la particularidad de estar muy distribuidos en la
naturaleza, por lo que prácticamente en toda la superficie de la tierra existen en mayor
o menor proporción, haciendo que según en el lugar del planeta que nos encontremos
exista una radiactividad natural que se denomina fondo radiactivo.
Ese fondo radiactivo varía mucho en función de las características geológicas de la zona
considerada. Así, en lugares en los que predominan las formaciones graníticas, suelen
tener un fondo natural más alto que sobre formaciones sedimentarias pues, el granito
tiene uranio en su malla, con lo que se recibe la radiactividad del uranio y de los hijos
de su cadena de desintegración.
En zonas en las que hay una alta concentración de minerales radiactivos, como
ocurre en zonas monacíticas, que contienen tierras raras, en la India o en formaciones
uraníferas de Brasil, el fondo natural puede ser hasta casi 1000 veces mas alto que en
zonas con menores proporciones de rocas radiactivas. Sin embargo, hay zonas en las que
en anteriores eras geológicas se formaron reactores nucleares naturales. Así, en Oklo,
en Gabón, funcionaron unas decenas de reactores nucleares naturales durante medio
millón de años, hace 1.800 millones de años. Esto fue posible porque el periodo de
semi-desintegración del U-238, tiempo en el que el elemento radiactivo se transforma
en la mitad, por decaimiento radiactivo, es de unos cinco mil millones de años, mientras
que el de el U-235 es de 500 millones de años, es decir, 10 veces más rápido. Esto da
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lugar a que hace los 1.800 millones de años citados, la proporción de U-235 en el
mineral natural fuera de un 5%, es decir, el que se utiliza hoy día para los reactores de
agua ligera. La explicación esta en eso, además de que pasaría una corriente de agua por
la formación uranífera, moderando los neutrones y produciendo la fisión nuclear.
Debido por tanto a la radiactividad natural, recibimos radiaciones continuamente que,
en su mayor proporción se debe al radón-222, que es un gas radiactivo, hijo de la cadena
de desintegración del Uranio. Considerando otras fuentes distintas de las geológicas, la
mayor proporción se debe a los usos de la radiación en el diagnóstico médico.
5. Procedimientos avanzados de gestión de residuos radiactivos
La oposición del público a la energía nuclear en general y a la gestión de sus residuos
ha hecho que se estén explorando otros procedimientos de gestión de residuos cuyo
objetivo es la transformación de los radisótopos en otros elementos con periodos de
desintegración más cortos o incluso a elementos no radiactivos.
Se trata de la transmutación en la que utilizando aceleradores de partículas sub-atómicas
se trataría de minimizar los periodos de desintegración, fundamentalmente de los
transuránicos, por fisión con neutrones con la energía y frecuencia adecuadas. La Unión
Europea ha apostado por este proceso de I+D, incluyéndolo en sus V, VI y VII Programas
Marco de Investigación Científica y Desarrollo Tecnológico. Las investigaciones en
marcha dirán en su momento si este proceso es asumible y económicamente aplicable a
la gestión de los residuos generados en la fisión nuclear del Uranio-235.
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Eloy García Calvo
Universidad de Alcalá
El agua:
Claves para el uso sostenible
1. Introducción
La vida en el planeta tiene su origen en el agua. Las primeras formas de vida, de las que
nosotros somos una evolución, están en el agua. Una parte muy importante de nuestro
cuerpo, como el de cualquier ser vivo, es agua. Aunque no se consume, se usa en las
más importantes actividades de la especie humana y tarde o temprano vuelve al ciclo,
sin embargo se tiene percepción de que cada vez escasea más; es una percepción que
se ajusta a la realidad. ¿Por qué el agua es un bien cada vez más escaso? Se trata de la
sustancia más abundante de la biosfera, 1400 millones de km3, la cantidad de agua, en
masa, es 275 veces superior a la de aire. Disponemos cada habitante de la tierra de un
enorme cubo de 600 m de lado.
Aunque el agua del mar también es de utilidad para el hombre, es el agua dulce a
la que nos referimos cuando hablamos de ella como recurso, en este caso queda una
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muy pequeña parte de la enorme cantidad (un 2,3%), unos 35 millones de km3. Sin
embargo la accesibilidad del agua no la misma en todos los lugares, la distribución no
es homogénea. El mayor volumen está en forma de hielo en los polos, especialmente en
la Antártida, otra enorme cantidad se encuentra como aguas subterráneas no siempre
accesibles, de manera que las aguas superficiales –ríos y lagos- son un muy pequeño
porcentaje del total de agua dulce en nuestro planeta (0,3%).
Se estima que el agua realmente accesible es del orden de 12.500km3, esto es un 0,036%
de toda el agua dulce. De una manera gráfica, si la cantidad total de agua en el mundo
estuviera representada por el contenido de una piscina olímpica (3000m3), un cubo de
los usados por los niños para jugar con la arena, unos 2,4 litros, representaría el agua
dulce accesible para el hombre. Ésta es el agua de los ríos, lagos y acuíferos que son
accesibles al hombre.
2. Causas de la escasez de agua
Si nos fijamos en la curva de crecimiento demográfico encontraremos uno de los
motivos por los que el agua llega a ser un recurso tenido como escaso y quizás podamos
entender por qué a uno de los padres de la economía moderna, a Adam Smith, en el
siglo XVIII no le preocupaba el agua como recurso; dijo aquello de que “el agua tiene
un gran valor de uso, pero ningún valor de intercambio”, por tanto, no era objeto de
estudio económico.
Fig. 1.- CRECIMIENTO DEMOGRÁFICO MUNDIAL
€
6000
38
0
250
500
750
1000
1250
1500
Revolución
Industrial
Marco Polo
0
Las Cruzadas
1000
Atila
2000
Imperio Romano
3000
Expansión del Islám
4000
Descubrimiento de América
5000
1750
Beatles
2000
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En aquel momento la humanidad estaba alcanzando los 1000 millones de habitantes y
cada uno de ellos podía disponer teóricamente de más de 12000 m3/año de agua dulce
de fácil acceso (4 piscinas olímpicas para cada habitante). Hoy esas cifras se han reducido
a menos de la sexta parte, puesto que la población mundial se ha multiplicado por seis y
el volumen de agua accesible en el ciclo hidrológico no ha aumentado sustancialmente.
Aún así, cantidades de 2000 m3 de agua por persona no parece que debieran generar
preocupación. Pero todos conocemos que esa distribución dentro de cada continente no
es uniforme, ni siquiera dentro de una región. En Sudamérica, por ejemplo, coexisten
las mayores masas de agua superficial como la cuenca amazónica con el lugar de menos
nivel hídrico del mundo, el desierto de Atacama.
2.1. El agua potable
Los problemas más dramáticos de escasez de agua se encuentran en África, donde el la
cuestión es endémica, sin acceso a agua potable en grandes regiones del continente. En
algunos países menos del 50 % de la población tiene acceso a agua potable, como la
República del Congo con uno de los ríos más caudalosos del mundo o Nigeria (con el
Níger), además de Chad, Etiopía, Níger, Somalia, Mozambique.
En Asia, con un aumento muy importante del consumo y con escasa infraestructura de
tratamiento, hay grandes masas de agua muy contaminadas, por ejemplo en China hay
más de 300 M de personas que tienen muy difícil acceso a aguas potables. En Europa,
uno de los continentes favorecidos por el nivel económico y tecnológico, disponiendo de
los instrumentos que evitan problemas de contaminación de agua, aun hay 40 millones
de ciudadanos que no tienen acceso a agua potable segura.
El factor más importante de los que hacen del agua un recurso escaso es la contaminación.
2400 millones de personas en el mundo no tienen acceso a sistemas de saneamiento, en los
dos países más poblados de la tierra, China e India, y prácticamente en todo el continente
africano menos de la mitad de la población dispone de sistemas de saneamiento de sus
aguas residuales. Este problema global con raíz local - aparte de los gases con efecto
invernadero- es uno de los más complejos a los que se enfrenta la humanidad.
Como consecuencia de las aguas contaminadas, cada día mueren en el mundo 6000
niños (el equivalente a más de 12 aviones “jumbo” completos) debido a enfermedades
de tipo diarreico ó más de un millón de personas muere cada año de malaria. Otras
enfermedades vinculadas a la mala calidad del agua y que causan verdaderos estragos son
la esquistomatosis y el tracoma.
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Aparte de enorme drama humano que hay detrás de estas cifras, las consecuencias
económicas para los países que sufren esta plaga son decisivas como freno al desarrollo.
Hay una clara relación entre el crecimiento del PIB y la presencia de estas enfermedades.
Seguramente éste es un ejemplo paradigmático de que las agresiones a la naturaleza
también tienen consecuencias económicas, que la naturaleza también nos devuelve en
términos económicos, y con creces, las agresiones a las que la sometemos. En un mundo
que parece movido por el mercado quizás la solución a los problemas ambientales a que
nos enfrentamos pase por convencer, a quien tiene la capacidad de decidir, que evitar
estos problemas es rentable. Desgraciadamente este efecto del deterioro medioambiental
sobre la economía se manifiesta de manera directa en países de bajo nivel de renta.
2.2 . El agua en la agricultura
Hasta ahora nos hemos centrado especialmente en el agua para consumo doméstico
que como puede observarse en la Fig.2 es una pequeña cantidad comparada con el uso
agrícola o industrial.
FIG. 2.- USOS DE AGUA EN EL MUNDO, POR SECTORES
Uso doméstico 8%
Uso industrial 22%
Uso agrícola 70%
Como es sabido los tres nutrientes minerales fundamentales son, por este orden,
N, P y K. Los dos últimos se encuentran de forma natural como minerales. El N es
abundante en el aire pero escaso en la litosfera. A principios del siglo pasado Haber
y Boch desarrollaron un proceso catalítico para fijar el N atmosférico, de esta manera
se consiguió multiplicar hasta por cinco la productividad de las tierras de cultivo. El
hombre necesita unos 4 kg/año de N (0,7 kg P) para sobrevivir (más de 24 M Tm/año
para el conjunto de la humanidad). En este momento se fijan unas 200 M Tm de N
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atmosférico transformándolo en fertilizante (más de 8 veces lo el hombre necesita). Por
tanto, uno de los avances científico tecnológicos más importantes en la historia de la
humanidad, que ha supuesto evitar el hambre a miles de millones de seres humanos, al
estar en enormes cantidades en la naturaleza contribuye de manera decisiva (junto con
el P) al fenómeno de la eutrofización de las masas de agua en muchas zonas del mundo.
Se trata de una contaminación difusa y por tanto de más difícil gestión.
Volviendo a las necesidades de agua, una pregunta fundamental es ¿Cuánta agua
necesita la humanidad para satisfacer sus necesidades vitales? Es lo que modernamente
se denomina “huella hidrológica” o “huella hídrica”, de la humanidad. (aunque también
se puede establecer la huella hídrica de un país o de una región). Se estima que cada
ser humano necesita del orden de 1250 m3 de agua al año, de ellos la mitad (625 m3)
es de la denominada “agua azul”, el resto es “agua verde” ¿Cómo se puede calcular esa
huella hídrica? Para ello nace un nuevo concepto “agua virtual” Definida por primera
vez a principios de la década de los 90 por el Prof. Allan como “el agua que contienen
los productos -es el agua utilizada en el proceso de producción de un bien cualquiera,
agrícola, alimenticio o industrial - . Como ya se ha dicho el 70% del agua se dedica
a producir alimentos y mientras que los cereales suponen más de la mitad del aporte
energético en la alimentación de la humanidad y consumen únicamente el 23%, la
carne supone un 15% del aporte energético y para ello consume un 29% del agua.
Una dieta a base carne supone una huella por persona y día de 4000 litros frente a una
vegetariana que alcanza los 1500 l. Una dieta vegetariana parece, desde un punto de vista
medioambiental, más adecuada. Hay quién opina que buena parte de los problemas de
escasez del agua como recurso se evitarían siendo vegetarianos.
El concepto de agua virtual puede servir como sólida herramienta de gestión del agua.
Conociendo el agua “que contienen” los productos cada país o región puede especializarse
en productos adaptados a sus recursos hídricos. Teniendo en cuenta el agua virtual a la
hora de establecer el tipo de cultivos el hombre se encuentra en condiciones de incidir
sobre el “agua verde”-humedad del suelo debida a lluvia- a diferencia de lo ocurrido
hasta este momento en que sólo podía incidir en el “agua azul”.
2.3 . El agua en la industria
Para la mayoría de la población mundial la industria es uno de los principales motores
del crecimiento económico, especialmente en los países en vías de desarrollo. En las
regiones de rápido crecimiento del sudeste asiático y del Pacífico, la industria representa
actualmente el 48% del PIB total y continúa aumentando. En los países pobres, el
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porcentaje es bajo, 26%, pero crece muy rápidamente; en los países ricos, el porcentaje
de PIB generado por la producción de bienes manufacturados disminuye poco a poco,
actualmente representa el 29% del PIB, son los servicios los que se han transformado en
el primer sector de la economía.
En la industria, el agua se usa de muy diversas maneras: Para limpieza, calentar o enfriar,
para generar vapor; para transportar partículas o sustancias disueltas, como materia prima,
como disolvente o como una parte constituyente del producto (industria de bebidas).
El agua que no permanece en el producto, subproductos, o residuo sólido generado en
proceso es al agua residual. Esta cantidad es mucho mayor que la realmente consumida.
Se observa que en los países desarrollados el agua consumida sigue aumentando porque
la cantidad de bienes generados crece, sin embargo las tecnologías cada vez más eficientes
permiten que disminuya la cantidad de agua residual generada. En los países en desarrollo
se produce un aumento del agua consumida y de las aguas residuales.
3. El Agua en España
España se encuentra en una situación de privilegio en el mundo, dispone de abundante
agua potable y un sistema de saneamiento envidiable para la mayoría de los países, sin
embargo, la preocupación por este tema es histórica y basada en la realidad. Teniendo en
cuenta el índice de explotación -cociente entre la cantidad de agua extraída y la cantidad
disponible- nuestro país es el de mayor déficit hídrico de los de la Europa continental.
La preocupación por el agua como recurso no se corresponde con ahorro, somos el país
europeo con mayor consumo por habitante (171 l/día).
Fig. 2.- USOS DEL AGUA EN ESPAÑA
Industrial 16%
Doméstico 7%
Agrario 77%
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En la Fig.2 se muestra la distribución media de consumo por sectores, como se puede
observar el consumo mayoritario es en agricultura, atendiendo a este “indicador”
estaríamos más cerca de los países en desarrollo que de los desarrollados.
A la vista de la distribución de consumos por sectores no parece que un ahorro en el
consumo doméstico vaya a resolver el problema de la escasez. El ahorro se produciría
sobre un 7% del total. Entonces, ¿por qué debemos ser cuidadosos con el consumo en los
hogares? Aparentemente no hay motivo para ello pues nos suministran agua a muy buen
precio –somos uno de los países europeos con el agua urbana más barata– y por mucho
que ahorremos en nuestros hogares no conseguiremos una disminución importante del
consumo global. El principal motivo por el que hay que potenciar el ahorro doméstico
es evitar el deterioro de la calidad del agua. El simple hecho de abrir la llave del grifo
y dejar que un litro de agua se deslice por el desagüe sin ser utilizada convierte a ese
litro de agua de excelente calidad en un agua residual que es tratada como tal. El agua,
después de pasar por la alcantarilla y la estación depuradora, se libera con una calidad
muy inferior a la inicial, aunque cumpla, como es obligatorio y habitual, la normativa
sobre depuración. Una acción tan cotidiana como abrir la llave de un grifo supone una
contribución al deterioro medioambiental. Éste es el motivo –poderoso motivo– por el
que debemos tratar de ahorrar la máxima cantidad de agua en nuestros hogares.
Como el recurso agua es escaso da lugar al debate sobre su gestión, especialmente en
épocas de sequía. En ese debate hay siempre un fuerte componente partidista. Frente
a la opción de trasvasar, se ha impuesto la de desalación por OI. España es, en este
momento, el tercer país, después de USA y Arabia Saudí en volumen de agua desalada,
más de 450 Hm3 y se pretende doblar esa cantidad.
En el debate trasvase- desalación, la gran olvidada ha sido la reutilización. España es uno
de los países donde más se recicla, alrededor del 5% -300 Hm3- de las aguas tratadas,
pero según el proyecto europeo AQUAREC se estima que se podría reutilizar 4 veces
más, unos 1.200 Hm3 en el horizonte de 2025.
Como se ha visto, el sector que usa mayor cantidad de agua es el agrícola, con el 77%.
Aunque España, como país mediterráneo, cuenta con unas condiciones especialmente
favorables para el desarrollo de una agricultura competitiva, debe hacer frente a una
oferta limitada de agua. La mayor parte del agua se dedica a cultivos de muy baja
rentabilidad. Así, por ejemplo, el maíz consume el 14% del total (cantidades similares
a las de consumo doméstico) pero con unos muy escasos márgenes de rentabilidad.
Las actividades agrícolas modifican la calidad de las aguas a través de la contaminación
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difusa que resulta del uso de fertilizantes y fitosanitarios (agroquímicos). La agricultura
contribuye anualmente con un millón de toneladas de nitrógeno al ciclo biológico,
acelerando el fenómeno de la eutrofización de las masas de agua.
Respecto a la industria, si se compara un metro cúbico vertido típico de la industria
con el vertido promedio de aguas residuales se comprueba que el primero contiene una
quinta parte de la DBO5 y del nitrógeno, la tercera parte de la DQO y del fósforo y
sólo un 15% de los sólidos en suspensión. Sin embargo, al contrario de lo anterior, los
vertidos industriales contienen una cantidad de metales pesados ocho veces superior a
la del vertido promedio. Además los microcontaminantes también son mas habituales
en las aguas residuales industriales que en las de otros sectores.
Para finalizar, la economía crece en nuestro país sin que se produzca un aumento
proporcional en el consumo de agua. En este momento se deben captar 52 m3 por
cada 1000 € de VAB de producción en la economía española y la productividad ha
aumentado desde 27 a 30 €/m3 de agua utilizada, este es el motivo por el que el
crecimiento económico no supone crecimiento en el consumo de agua.
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Antonis D. Koussis
National Observatory of Athens
Basic flow and mass
transport considerations
in the exploitation
and protection of
groundwater resources
GROUNDWATER RESOURCES
Occurrence of Groundwater
Fueled by solar radiation, water, in all its phases, moves through the atmosphere,
the land and the oceans of the earth in a continuous hydrologic cycle. Promoted by
gravity, it flows over the land as surface-water and through the soils and deeper geologic
formations as groundwater. Water-bearing geologic media are classified based on their
ability to transmit water: aquifers are called the hydraulically most conductive ones
(confined, unconfined, leaky, or perched); aquitards and aquicludes are leaky systems of
low permeability.
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Scope of this work
Groundwater is a valuable resource, supplying ~20% of the water for agriculture,
industry and municipalities worldwide, and the main source of drinking water in most
of Europe, 40% in the USA and 70% in China; it is also important for the ecology. Its
exploitation is controlled by the low flow rates in the vast subsurface water reservoirs,
and the long residence times. This major water resource is threatened increasingly by
intense use and by contamination. Careful management is required to check the intense
use, while prevention and remediation are necessary to ensure good groundwater quality.
Basis for the study of groundwater are geology, hydrology, hydraulics and geochemistry,
all contributing towards a competent analysis of complex groundwater problems. This
chapter presents tools for a first study of flow and of mass transport in aquifers.
Elements of Porous Media (PM) Physics
A PM consists of solids (minerals) and voids; the minerals form a skeleton that is
surrounded by mostly interconnected empty spaces, the pores. Among the geologic
materials are unconsolidated soils, rocks, clays and fractured rocks. The voids fraction
of the total PM volume is called the porosity; its value ranges between 0 and 1 (0
and 100 %). Generally, the porosity depends on grain size, shape and on the way the
grains are packed. The grain size distribution of unconsolidated PM (sieve curve) is
determined by passing the material through standard-size sieves. The wider the sieve
curve is the tighter the packing and the lower the porosity. In groundwater dynamics, it
is necessary to distinguish the total, geometric porosity n from the kinematic porosity
nk, which is the volume fraction of a PM that is available for circulation. The physical
makeup of the PM determines its ability to transmit fluids; relevant parameter is the
hydraulic conductivity that we define in the next section. Meaningful parameter values
are referenced to samples of finite size (Representative Elemental Volume – continuum
approach).
GROUNDWATER HYDRAULICS
Basic Groundwater Flow Concepts and the law of Darcy
The differential balances for mass and for momentum describe groundwater flow,
supplemented by equations of state for the fluid and the PM. Darcy’s law expresses
the energy dissipation, introducing the hydraulic conductivity K = k ρ g / μ, which
depends on the PM and on the fluid properties; k is the PM’s intrinsic permeability.
K is determined better via field pumping and slug tests than in the laboratory. After
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generalising Darcy’s law (vector form and anisotropic PM) as q= -K grad h, it is used to
explain flow nets.
Fundamental Equations of Groundwater Flow (following de Marsily, 1986)
Introducing into the law of mass conservation of fluids mechanics, the law of Darcy
and the equations of state for the fluid, for the solid grains and for the skeleton of the
PM, with appropriate simplifications, we obtain the general groundwater flow equation
where Ss =ρ g n (ß +α/n) is the specific storage coefficient [L-1], α the compressibility
of the porous matrix (see Table 1) and ß = 5·10-10 m2/N that of the water. For its
solution, we must specify initial and boundary conditions (Dirichlet and/or Neumann).
Discussion of 2-D models (profile & areal); the notion of transmissivity. Treatment of
unconfined aquifers in areal models with the Dupuit approximation; introduction of
the specific yield.
Determination of formation parameters (transmissivity & storativity) of a confined
aquifer through evaluation of pumping test data with an analytical solution of transient
radial flow, with an illustrative example (Cooper-Jacob solution).
GROUNDWATER CONTAMINATION
Contaminants in groundwater and their sources
Groundwater contamination is closely linked to waste disposal (residuals), deriving from
energy industrial, mining, agricultural, and military production activities. Sources of
contamination are distinguished as concentrated and diffuse. Septic tanks and injection
wells are concentrated sources designed to release contaminants. However, contaminant
releases occur also accidentally from storage sites; in addition, contaminants may leak
or be spilled during transport, or may reach aquifers inadvertently via abandoned
wells. The contaminants comprise organic and inorganic chemicals. The organics can
dissolve in groundwater, be present as non-aqueous phase liquids, or as vapour in the
vadose zone, and sorb onto the solid matrix. Prime organic contaminants are petroleum
hydrocarbons such as the fuel components benzene, toluene, ethyl-benzene and xylene
(BTEX), chlorinated solvents such as trichloroethylene (TCE) and perchloroethylene
(PCE), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorinated biphenyls (PCBs)
and most pesticides. Main inorganic pollutants include metals, radionuclides and
certain pesticides.
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Legislation, costs and policy implications, and remediation technology
Achievement of good quality status of water bodies is the objective of the European
Union’s (EU) Water Framework Directive, 2000/60/EC. The USA enacted legislation
regulating the disposal of wastes by the 1980’s (since amended): Safe Drinking Water
Act, 1974; RECRA, 1976; CERCLA, 1980; Hazardous & Solid Waste Amendments,
1984, and SARA (Superfund), 1986. However, cleaning up the proven and suspected
contaminated sites in the EU and the USA is estimated to cost in excess of one trillion
€ over the next 75 years. Faced with such potential costs, many industrialised nations are
considering fitness-for-use policies; but leaving pollutants in place has costs too (liability,
maintaining and monitoring a site, and reduced property values). Brief presentation of
groundwater remediation technologies: (1) containment technologies, (2) technologies
using biological and chemical reactions to destroy or transform pollutants and (3)
technologies based on separating the contaminants from the geologic media, mobilising
and extracting them from the subsurface. Brief discussion of the methods of pump-andtreat and of natural attenuation. Remediation of contaminated soils depends on the
contaminants’ volatility, reactivity and solubility and on the soil’s makeup, i.e., on its
texture (coarse to fine granular, or clayey), heterogeneity, and on saturation level.
Mass transport in groundwater
Fundamental equations
In aquifers, contaminants are transmitted by the water and stored in the solid matrix.
For this reason we describe the flow of the dissolved species (solutes) through the
PM and the interactions among the PM, the ambient fluid and the contaminants, as
indicated in Fig. 9. This description entails (a) the geology, (b) the physical transport
and (c) the bio-geo-chemical reactions. Including appropriate process formulations in
the law of mass conservation yields the transport equation. In most instances, the flow
field is determined separately, on the assumption that the solutes do not affect the flow
(hydro-dynamically passive). This simplification holds when the solutes are present in
trace quantities (dilute solutions), so that the density and viscosity of the fluid mixture are
close to those of water (not true in sea intrusion in aquifers; simultaneous computation
of flow and salt transport). In the following we treat the transport of a single species, for
reasons of simplicity.
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€
6000
A solute’s mass conservation equation
is obtained from the balance of mass
flows through the control surface (CS)
of a control volume (CV) of the aquifer
against the temporal change of mass
stored inside the CV (Fig. 10), also
considering reactions. The resulting
equation for the transport of a single
species of concentration C in a saturated
PM reads:
Control volume & control surface
∂(nk C )
˙ = ∑ ri
+ div m
∂t
i
€
˙ [M L -2 T-1], in mass flow
Conventional
division of the specific mass flux of a solute, m
€
˙ a, defined at the macroscopic Darcy scale,
by advection, i.e. by the bulk flow field, m
˙ d: m
˙
and in mass flow at sub-macroscopic scales, by dispersion and diffusion, m
˙ a+m
˙ d, where m
˙ a = q C and m
˙ d = - D’ grad C. D’ is hydromechanical dispersion
=m
coefficient, a symmetric, 2nd-order tensor. Its€
principal directions of anisotropy are the
direction of the specific discharge
€ q and normal to it (D is diagonal along and normal
to the streamlines) and its components have the form qai. €
In 2D,
€the components are
qαL and
€qαT, where α€L and αT the respective longitudinal and transverse dispersivities
[L]; experiments show that αL >> αT. Customarily, molecular diffusion is added to
hydromechanical dispersion and their combination is termed hydrodynamic dispersion;
thus d = - (D’ + nk D*) gradC.
Substituting the mass fluxes into the solute’s mass balance and assuming a rigid solid
matrix, yields the common form of the solute transport equation in saturated PM:
where u = q/nk is the linear pore velocity and D = D’ / nk. Specifying ri to include linear
reversible sorption (linear isotherm with partitioning coefficient Kd; retardation factor
R=1+ρbKd) and 1st-order decay (rate λ), the final mass transport equation PM reads:
∂C
u
(D + D*)
+ div( C ) = div[
gr adC ] − λC
∂t
R
R
€
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As before, we specify boundary conditions (Dirichlet, Neumann, and Cauchy or source)
to define transport problems.
Some analytical solutions of the mass transport equation
The fundamental solution of the 1-D diffusion equation (normal, or Gaussian
distribution in space) is used to build analytical solutions of the mass transport equation.
The properties of this solution are discussed (dσx2/d t = 2D* = const., variance σx2 =
2D*t; 95% of the mass contained within a spread of 4 σx or ±2 σx, and 99% within 6
σx or ±3 σx).
The fundamental solution is then used as building block in more complex solutions.
First is considered the response to an impulse in transport by 1-D advection and
dispersion, with or without sorption and with or without decay. The solute’s breakthrough
curve is introduced, and the various transport processes and reactions are presented
schematically.
Next, is considered 1-D transport in a semi-infinite aquifer with pore velocity u (also
including sorption), when the input is a concentration step (an analytical approximation
for the error function is also given). It is shown how the longitudinal (1-D) dispersion
coefficient can be estimated from a concentration profile or a breakthrough curve.
Then, solutions for 1-D advection and 2-D and 3-D dispersion are shown for a slug
input. These solutions are discussed in some detail; one result of the discussion is that
dispersion looses its importance in large scale problems.
Some analytical solutions of the mass transport equation
The transport equation has been used in numerous field-modelling studies, in which
the dispersivities of the classical Fickian dispersion model were inferred from tracer
observations. But it was noticed that the “fitted” dispersivities increase with the scale
of transport (or, with the mean travel distance of the tracer: the scale or time effect).
Field- or macro-dispersivities depend on the medium’s field-heterogeneity and increase
because the fluid’s chances of encountering heterogeneities increase with travel (time
or distance). Consequently dispersivity may not be considered a PM-parameter; since
model calibration is based on a snapshot of the plume, model predictions may not be
reliable.
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To address shortcomings of the established dispersion theory, stochastic theories have
been advanced. These accept that a porous medium’s hydraulic parameters can be known
within certain margins of certainty (by the statistics of their distributions) and estimate
mean values and related standard deviations of concentrations in space and time (allowing
assessing the reliability of results, or their complement, risk). A key result of the early
stochastic work is that the dispersion tensor is time-varying and given by the integral of
the covariance of the components of the Lagrangian (mass particle) velocity. Subsequent
work linked the time-varying dispersion to the Eulerian velocity field and, via Darcy’s law,
to the hydraulic conductivity K, the most variable and hence uncertain parameter. Since K
passes its randomness onto the flow, and thus onto the macro-dispersivities, the transport
must be described on the basis of the K-field’s (geo)statistics. The manner in which this
can be done is summarised, for Y = log K normally distributed.
The first-generation stochastic theories of subsurface mass transport, up to ~1990, are
outlined. The end-product of these stochastic theories is a transport equation for the
ensemble concentration <C> having the same form as the deterministic one, but different
parameters. Advection is by the mean flow U and dispersion is scale-dependent, Di = UAi,
with macro-dispersivities Ai (for discrimination from the pore-scale local dispersivities
ai, on the order of 1 cm). The Ai’s vary with the rate of change of the second moment of
the plume about its centre of mass.
For 2D transport along the principal axes x and y, with unidirectional flow [macroscopic
linear pore velocity U(x)], the ensemble transport equation for a non-reactive solute, in
the absence of sources/sinks, is a transport equation with space-dependent dispersion
coefficients. In the asymptotic regime, the dispersion is Fickian with constant macrodispersivities (index ∞), Dxx = DL = UAL∞ and Dyy = DT∞ = UAT∞, thus.
For a statistically isotropic medium, in the asymptotic regime, AL∞ = σY2 lY/γ2, ATh∞ =
ATv∞ =σY2 (aL + 4aT )/15γ2 and γ = exp(σY2/6) (assumption σ 2 << 1).
Y
Realising that, in the asymptotic regime, the new transport equations do not differ
from the ones developed in section 4.3, it follows that the solution tools applied in the
illustrative examples can be used to study schematised, yet real-life problems.
In conclusion, the multi-scaling fractional advection-dispersion equation is mentioned as
an alternative for highly heterogeneous formations. That equation models non-Fickian
dispersion via dispersion terms with fractional derivatives (possibly spatially different).
This approach is still in its early stage of development.
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Daniel Escrig Zaragozá
UBE Corporation Europe, S.A.
El impacto ambiental
de las actividades
industriales:
el cambio necesario
Introducción
Es evidente que la actividad industrial, como casi toda actividad humana tiene
un impacto sobre el medio que le rodea. Unas veces el impacto es puntual y muy
importante, como los casos de Chernobil, Seveso o Bhopal, que han llegado a provocar
cambios en la legislación industrial en todo el mundo. En otros casos el impacto es muy
localizado, y sin efectos espectaculares, pero persistente en el tiempo por la continuidad
de la actividad que lo provoca; es el caso de las escombreras mineras, la degradación
paulatina de algunos ríos como el Tinto y el Odiel, o la contaminación atmosférica de
determinadas áreas industrializadas como ocurrió en el área de Bilbao.
La sociedad así lo aprecia, como indican las encuestas del Ministerio del Medio Ambiente
(MMA), que sitúan a la contaminación industrial como la segunda más importante en
el ámbito nacional y la sexta en el ámbito local.
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Esta diferencia ya nos indica que la imagen que transmite la industria es peor que la
realidad, puesto que la sociedad lo contempla como un problema menos próximo al
valorarlo más negativamente en el ámbito nacional que local.
No obstante, el impacto de la actividad industriales evidente y por tanto es necesario
estudiarlo para conocer sus causas y llevar a cabo el cambio necesario para reducirlo.
Impacto industrial
El impacto de la industria se suele producir en las siguientes áreas: Aire, Agua, Residuos
y Energía.
No considero el impacto en la contaminación del suelo, porque en general se traduce
en impacto sobre las aguas subterráneas como impacto más dañino y de momento no
es un impacto grave. Por el contrario, considero la energía como un área diferenciada
de contaminación por tener una dimensión mayor que otras actividades industriales y
afectar gravemente a todas las actividades humanas.
Aire
En el año 2003 cerca del 78% de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI)
se debieron a actividades relacionadas con el procesado de la energía y dentro de ellas el
26% a industrias del sector energético, 24% al sector del transporte y el 17% a industrias
manufactureras y de la construcción. Del 22% restante, La agricultura es responsable
del 11%, los procesos industriales sin combustión el 8% y el tratamiento y eliminación
de residuos el 3%.
Es decir, la industria manufacturera es responsable de la contaminación alto (8% más
parte del 17% como consumidor de energía), lo que nos llevaría a no más allá de un
20% del total, siendo la generación de energía y el transporte los mayoritarios.
La distribución y evolución de las emisiones de los distintos tipos de gases se aprecia en la
figura 1, en la que se aprecia el crecimiento de la emisión de CO2 (39,2%), NOx (47%)
y compuestos orgánicos no metano (COVNM 31,9%), así como la fuerte reducción en
la emisión de SO2. (38,2%) desde 1990 hasta 2003.
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FIGURA 1. EMISIONES A LA ATMÓSFERA DEL SECTOR INDUSTRIAL (EMISIONES DE CO2
EN kt, RESTO DE CONTAMINANTES EN t.)
2.500.000
CO2 (kt)
2.000.000
SOx (t)
1.500.000
1.000.000
COVNM (t)
500.000
0
NOx (t)
1990 1991 1992 1993 1994 1995
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
La emisión de gases reductores de la capa de ozono (derivados orgánicos cloro-fluorados)
disminuyó drásticamente durante el mismo periodo.
Por lo tanto, parece encauzado el problema de las emisiones de SO2 y gases reductores
de la capa de ozono, de modo que el Sector Industrial debería encauzar sus esfuerzos en
reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (CO2), eutrofizantes y precursores
de ozono troposférico (NOx y COVNM).
Agua
La contaminación industrial del agua continental y marítima parece relativamente
controlada si nos atenemos a los resultados analíticos de los cauces fluviales y costas
españolas, aunque persisten algunos problemas puntuales. Sin embargo, el problema
principal a mi entender es el derivado de la escasez de agua utilizable (potable e industrial)
que sufre España en comparación con otros países industrializados.
Aunque el consumo mayoritario de agua es el riego (77%) y el urbano (18%), que
no vamos a analizar aquí, el consumo industrial creció en los últimos años con el
crecimiento económico, pero, parece estabilizado tras las medidas tomadas por la
industria, aunque no son suficientes teniendo en cuenta la presión de la alta demanda
urbana y la reducción de las lluvias.
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Así pues el sector industrial debería centrarse en reducir el consumo de agua mediante el
reciclado de sus aguas residuales y la optimización de los procesos productivos, atacando
los dos problemas a la vez: la escasez de agua y el vertido de contaminantes.
Residuos
La producción de residuos peligrosos se estima en unos 3 millones de toneladas anuales.
El 60% de ellos acaba siendo reciclado, el 34% va a parar a depósitos de seguridad y el
6% restante es incinerado.
Más de la mitad de estos residuos se debe a la actividad industrial (1.6 millones de
toneladas anuales en 2002). Adicionalmente, la industria generó más de 56 millones de
toneladas de residuos no peligrosos en 2002.
Estos volúmenes son excesivos y la gestión es insuficiente, creando problemas locales
importantes. Por ello el sector industrial deberá centrarse en la minimización de los
residuos mediante la revalorización de los mismos. La solución es difícil de aplicar
porque exige transportar los residuos, lo que provoca rechazos que la legislación no
ayuda a resolver.
Energía
El crecimiento de la actividad industrial va acompañado de un aumento de consumo
energético. En los últimos años, sin embargo, este crecimiento ha sido principalmente
en electricidad, gas natural y energías renovables en detrimento del carbón y el petróleo
que han mantenido su contribución cuando no han bajado. Por otra parte, el consumo
energético del sector industrial frente al consumo global es cada vez menor.
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Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-6
FIGURA 2: CONSUMO ENERGÉTICO DE LA INDUSTRIA CON RESPECTO AL CONSUMO
ENERGÉTICO TOTAL (%)
41
39
37
España
35
33
UE 25
31
29
UE 15
27
25
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
A pesar de la mejor “calidad” del consumo energético industrial y su descenso relativo
respecto del consumo total, éste aún se halla muy por encima de la media europea y al
ritmo actual tardaríamos al menos 40 años en alcanzarla.
Al igual que ocurre con el agua, el crecimiento del Producto Interior Bruto (PIB) es
menor que el consumo energético, lo que indica una baja eficiencia energética del sector
industrial que deberá corregir mejorando la eficiencia energética de sus procesos.
Qué está haciendo la Industria
Según la “Encuesta sobre el gasto de las empresas industriales en protección
medioambiental” del INE, entre los años 2001 y 2002 el capítulo de gastos corrientes
de protección ambiental aumentó un 23,3% y el de inversiones del mismo campo lo
hizo un 19,7%.
Ante la imposibilidad de conocer y elaborar información sobre todos los sectores
industriales, me voy a centrar en el Sector Industria Química, por ser la que mejor
conozco y su imagen de sector contaminante.
Gran parte de las empresas químicas españolas se han adherido al programa internacional
“Responsible Care”, que en España se ha traducido por “Compromiso de Progreso”,
mediante el que se comprometen a seguir una serie de principios guía para conseguir
un progreso responsable con la sociedad. Uno de ellos dice “CONSERVACIÓN DE
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RECURSOS: Actúa según el principio de conservación de recursos y de minimización
de residuos, vertidos y emisiones de acuerdo a las mejores técnicas disponibles,
asegurándose que se alcanza el más alto nivel posible de protección.”
El volumen de producción conjunta de las empresas implicadas en Compromiso de
Progreso ha pasado de 12,4 millones de toneladas en 1993 a 29,9 en 2005.
¿Cuál está siendo el resultado de esta política?
Las inversiones y gastos en medio ambiente entre 1993 y 2005 se muestra en la figura 3.
FIGURA 3: EVOLUCIÓN DE LAS INVERSIONES Y GASTOS EN PROTECCIÓN
MEDIOAMBIENTAL 1993-2005 (millones de euros)
185,6
207,4
182,1
117,8
+127%
80,1
1993
1997
2001
2003
2005
La evolución de las emisiones de las mismas empresas se muestra en la tabla 1:
TABLA 1: Emisiones por producto producido
Parámetro
SO2 Kg/ton producto
NOx Kg/ton producto
COV Kg/ton producto
PS Kg/ton producto
DQO Kg/ton producto
P Kg/ton producto
N Kg/ton producto
MP g/ton producto
Ener.cons. Gj/ton producto
Ener.gen. Gj/ton producto
GEI Kg/ton producto
Resíduos Kg/ton producto
Res. Pelig. Kg/ton producto
(*) Valor de 1999
60
1993
2005
% crecimiento Notas
1,84
0,74
1,18
0,23
2,23
0,52
0,39
54,95
5,23
0,20
(*) 0,34
21,86
7,31
0,40
0,61
0,67
0,06
0,45
0,003
0,07
0,16
4,13
0,50
0,28
16,60
5,70
-78
-18
-43
-74
-80
-90
-82
-99
-21
150
-18
-24
-22
Compuest. orgánicos volátiles
Partículas en suspensión
Demanda Química de Oxígen
Fósforo
Nitrógeno total
Metales pesados
Expresados como CO2 equiv.
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Es decir, en la última década se ha producido un notable descenso de la carga
contaminante emitida por la industria química y por lo tanto de su impacto sobre el
medio ambiente.
Cabe destacar, sin embargo, que es necesario un esfuerzo adicional en la corrección de
las emisiones de óxidos nitrosos y COV por su impacto múltiple en el medio ambiente,
e incluso por su valor económico.
No dispongo de datos de consumo de agua por tonelada de producto, pero es un campo
en el que sin duda queda mucho por hacer.
Una mejor integración energética de los procesos, y una mayor inversión en instalaciones
de cogeneración también sería aconsejable para reducir el consumo de energía exterior
(red general) cuya eficiencia es notablemente inferior.
Por último, la reducción de los residuos no está alcanzando los niveles deseados. Este
objetivo es realmente difícil puesto que incluso puede ser contradictorio con otros
objetivos ambientales que para mejorar el aire o el agua generan residuos. Es el caso
del uso de catalizadores para mejorar las emisiones de gases o la generación de lodos al
mejorar la calidad de las aguas residuales.
En este campo una política de la administración tendente a facilitar la gestión y sobre
todo premiar la valorización de los residuos podría ser de gran ayuda.
Acciones tomadas en una instalación industrial química
A modo de ejemplo se indican brevemente algunas acciones tomadas por una empresa
química en España y el resultado de las mismas.
Para la producción de SO2 y la fabricación de ácido sulfúrico sustituyó la materia prima
pirita de hierro por azufre y H2S (residuos) procedentes de la desulfuración de petróleo,
en una clara sinergia entre empresas y una considerable reducción de las emisiones
de SO2 y partículas, así como la eliminación de un residuo (cenizas de pirita). En el
cambio integró la generación del calor de reacción en calderas recuperadoras reduciendo
el consumo de combustibles convencionales y la emisión de CO2.
Reducción del consumo energético en la recuperación de disolventes. A fin de asegurar
la eliminación del disolvente en el producto final, el disolvente se recuperaba mediante
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destilación azeotrópica de todo el disolvente, con un elevado consumo energético. Se
añadió una columna adicional para la recuperación del 80% del disolvente directamente,
dejando sólo el 20% para la destilación azeotrópica, con el consiguiente ahorro energético
y la reducción del consumo de agua.
Inventario general de drenajes y acciones puntuales sobre ellos. Se redujo enormemente
la carga contaminante del agua residual, abaratando también el coste de inversión de la
planta de tratamiento biológico de aguas residuales. (Ver figura 5).
Cambio de proceso para producir sulfato de hidroxilamina. El proceso original mediante
la fabricación de carbonato amónico/nitrito amónico como intermedios, se sustituyó
por otro a partir de sulfito/bisulfito amónico. Con ello se eliminó la emisión de CO2 del
proceso químico y se redujo notablemente la emisión de NOx, y se redujo el consumo
de agua y energía.
FIGURA 5: Evolución del Efluente Líquido (kg/t de Lc)
90,0
80,0
Recuperación de
corrientes residuales
70,0
60,0
50,0
40,0
30,0
EDAR
20,0
10,0
0,0
1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
xx
xx
xx
xx
Integración de un proceso de neutralización con un proceso de cristalización utilizando
el calor de la primera para evaporar el agua que actúa como disolvente y realizar la
cristalización sin consumo de calor exterior. La reducción de consumo energético fue
notable y con ella la reducción de emisiones de GEI.
El impacto de estas y otras acciones se visualiza en las figuras 5 y 6.
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FIGURA 6: NITROUS GAS EMISSIONS 2000-2004
>5000
NOx(ppv) Nitrite Unit
2450
1700
1224
1340
2000
2003
934
2004
2004
1186
186
Límite legal U hidroxilamina: 1250
Límite legal U nitrito: 1000
NOx(ppv) Hidroxilamine Unit
3250
2006
La valorización de residuos puede ser negocio
Al margen de los beneficios ambientales, la protección del medio ambiente en las
industrias puede convertirse en un nuevo negocio, fundamentalmente en la valorización
de residuos.
La mencionada empresa química obtiene un mínimo valor energético mediante la
combustión de algunos residuos líquidos (principalmente sales sódicas de ácidos
orgánicos) en un horno con caldera recuperadora de calor. El coste ambiental asociado
es la emisión de CO2 y el alto consumo de sosa.
La acción consistió en la construcción de una planta de síntesis de dioles a partir de
los ácidos orgánicos, obteniendo las siguientes ventajas ambientales inmediatas: a)
Reducción de la producción de licor residual de bajo poder calorífico y por tanto de las
emisiones de CO2. b) Reducción del consumo de Sosa. c) Reducción del pH del agua
residual y con ello del consumo de ácido sulfúrico para neutralizarlo.
Con ello se valorizó un residuo, obteniendo productos útiles (hexanodiol y pentanodiol)
y se creó una nueva línea de negocio con productos de alto valor añadido (polioles).
Sirva este capítulo para mostrar que la imaginación, la voluntad y la ciencia pueden
conseguir el cambio necesario para reducir el impacto de la industria sobre el medio
ambiente.
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Tomás Cordero Alcántara y José Rodríguez Mirasol
Universidad de Málaga.
Catalizadores para la
protección del
medio ambiente
Introducción
Los catalizadores fueron definidos por J.J. Berzelius en 1836 como compuestos que
aumentan la velocidad de las reacciones químicas pero que no se consumen en el
transcurso de las mismas. Desde entonces y hasta nuestros días los procesos catalíticos
han adquirido una gran importancia tanto en el ámbito de la industria química como
en otro tipo de aplicaciones tales como las medioambientales.
Los procesos catalíticos, en función de la fase en la que se encuentre el catalizador en
relación con reactivos y productos, se pueden clasificar en homogéneos y heterogéneos.
Los catalizadores homogéneos suelen ser especies en disolución (líquidos o gases),
encontrándose entre los más importantes los catalizadores ácido-base y los de oxido
reducción. Especies como H+, OH-, Fe2+ en disolución acuosa, o NO2 en fase gas han
sido usadas como catalizadores homogéneos.
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Los catalizadores heterogéneos son normalmente sólidos, en cuya superficie tienen
lugar las reacciones químicas entre especies líquidas y/o gaseosas, lo que hace que la
superficie de la interfase sólido/fluido tenga una gran importancia en estos procesos.
Los catalizadores heterogéneos son mucho más usados en la industria química que los
homogéneos, así más del 95 % de los procesos catalíticos industriales son heterogéneos,
con las implicaciones de producción y económicas que esto conlleva.
Los catalizadores heterogéneos están compuestos normalmente por una fase activa o
catalizador propiamente dicho y un soporte que le proporciona, normalmente, una
elevada área superficial sobre la que se dispersa la fase activa. En muchos casos existen otros
compuestos superficiales, conocidos como promotores, que mejoran las características
del catalizador bien mejorando la dispersión de éste (promotores estructurales) o bien
aumentando la selectividad y/o actividad (promotores químicos). Las fases activas más
usadas son metales nobles y óxidos de metales de transición. Los primeros suelen ser
muy efectivos y caros y se desactivan con relativa facilidad mientras que los segundos
presentan una menor efectividad, pero se desactivan menos y son más baratos. Entre los
soportes más usados destacan las alúminas, sílices, zeolitas y carbones activos; en general,
deben ser materiales inertes, química y térmicamente y que aporten una alta porosidad
al catalizador resultante.
Estos catalizadores han encontrado, en las últimas décadas, un campo de aplicación de
gran importancia en procesos y tecnologías relacionadas con el medioambiente, bien
sea para mejorar los sistemas de producción ya existentes, reduciendo la producción de
especies contaminantes o para evitar la contaminación en los efluentes de instalaciones
o procesos antes de que estos sean emitidos definitivamente. Las aplicaciones de la
catálisis al medio ambiente se pueden dividir en dos bloques, atendiendo a la fase en
la que se encuentra disuelto el contaminante: Gaseosa (la fuente contaminante puede
estar fija y móvil) y Líquida (aplicado principalmente al tratamiento de aguas). Así, por
ejemplo, han adquirido especial importancia los catalizadores utilizados para reducir
contaminantes atmosféricos en efluentes gaseosos de sistemas de combustión para
generación de energía (fuentes fijas) y en los gases de escape de los vehículos (fuentes
móviles) o los sistemas catalíticos para la oxidación de contaminantes refractarios en
aguas industriales.
Catalizadores para aplicaciones medioambientales: tratamiento de agua
Los procesos catalíticos y de oxidación avanzada se pueden aplicar a contaminantes
refractarios. Se trata de compuestos que son bastante resistentes a otros tipos de
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tratamientos, entre ellos se encuentran los compuestos amoniacales (procedentes de
la industria de los fertilizantes explosivos y fármacos), los cianuros (de la metalurgia
y la síntesis orgánica), los hidrocarburos halogenados (de las industrias de pesticidas,
disolventes, polímeros y productos de limpieza y secado), los surfactantes (de las
industrias de los detergentes, de la metalurgia de procesos como lavado y flotación y de
procesos extractivos) y los fenoles (de la producción de resinas fenólicas, nylon, fibras,
pirogenación y gasificación del carbón y la industria petroleoquímica).
Entre los procesos de tratamiento de aguas residuales con contaminantes refractarios, alta
DQO (refractaria) y baja DBO destacan los procesos de oxidación avanzada que usan
como agente oxidante radicales (·OH) u oxígeno molecular (O2) con o sin catalizador.
Los procesos de oxidación avanzada (POA) que usan como oxidante los radicales (·OH)
son aquellos en los que estos radicales se forman en el transcurso de la reacción a partir
de otros precursores, la ventaja que presenta el uso de estos radicales es su alta capacidad
oxidante (más del doble que la del O2 y la del Cl2 y casi una vez y media la del O3). La
producción de radicales ·OH y su capacidad oxidante se pueden ver potenciadas por
la presencia de luz UV y así se tienen procesos o fotoquímicos no fotoquímicos, según
intervenga la luz UV o no.
• Procesos no Fotoquímicos: son aquellos en los que los radicales ·OH se forman
únicamente por la participación de reactivos químicos, por ejemplo:
- Ozono en presencia de medio básico (O3/OH-)
- Ozono en presencia de peróxido de hidrógeno (O3/H2O2)
- Reactivo de Fenton que oxida la materia orgánica con peróxido de hidrógeno
catalizada con hierro metálico o sales de hierro (H2O2/Fe; H2O2/Fe2+)
• Procesos Fotoquímicos: son aquellos en los que los radicales ·OH u otras especies
oxidantes se generan y se ven potenciadas por presencia de la luz (ultravioleta
generalmente), por ejemplo:
- Reacción de oxidación con ozono y luz ultravioleta (O3/UV)
- Peróxido de hidrógeno con luz ultravioleta (H2O2/UV)
- Ozono, peróxido de hidrógeno y luz ultravioleta (O3/H2O2/UV)
- Proceso Foto-Fenton en el que interviene el peróxido de hidrógeno en
presencia de sales de hierro y luz ultravioleta (Fe2+/H2O2/UV)
De los procesos químicos mencionados solo los que se producen en presencia de sales
de hierro (Fenton y Foto Fenton) son procesos catalíticos y por tanto en ellos nos
detendremos brevemente.
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El proceso Fenton consiste en la adición de sales de Fe2+ en medio ácido para promover
la descomposición catalítica del H2O2 en radicales ·OH, las reacciones que tienen lugar
se pueden resumir en las tres siguientes, donde la segunda se opone a la formación de
estos radicales.
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + ·OH + OH-
k = 76 M-1 s-1
Fe2+ + ·OH → Fe3+ + OHRH + ·OH → ROH + H3O+ → Productos oxidados
A pH < 3 este proceso es autocatalítico y se ve favorecida la formación de radicales ·OH.
Aunque la velocidad inicial de reacción depende de la concentración de Fe2+ el grado de
mineralización del proceso se ve afectado por otros factores como la Temperatura, pH,
concentración de Fe y de H2O2, reducción de Fe3+ a Fe2+, naturaleza del compuesto
orgánico etc. En la bibliografía existen numerosos trabajos que toman los compuestos
fenólicos como modelos para este tipo de tratamiento debido a su toxicidad y a que
están presentes en muchos procesos industriales.
El proceso conocido como Foto Fenton consiste en aplicar luz UV al proceso de
oxidación mediante reactivo de Fenton, lo que implica que durante el transcurso de la
reacción los iones Fe3+ se reducen a Fe2+ por acción de la luz, lo que hace que mejore el
rendimiento de oxidación con respecto al proceso Fenton.
Actualmente también se está estudiando la utilización de catalizadores heterogéneos
de Fe para la oxidación con H2O2, lo que se conoce como Fenton heterogéneo, estos
procesos presentan, con respecto al homogéneo, la ventaja de que el catalizador se
recupera fácilmente aunque el contacto entre catalizador y reactivos puede ser peor.
Para estos procesos de oxidación con H2O2/catalizadores heterogéneos entre los
catalizadores más usados están los siguientes: Feº; Fe/Al2O3; Fe/SiO2; Fe/MCM; Co/
MCM; Cu/MCM; Mx/n(Al2O3)x(SiO2)ymH2O; Fe/ZSM-5;
Fe/Carbón Activo; Cu/Carbón Activo.
Procesos de oxidación avanzada que utilizan oxígeno (o2) como agente oxidante
Se denomina Oxidación Húmeda (WAO) a aquellos procesos de oxidación de materia
orgánica que tienen lugar en presencia de agua líquida y en condiciones de temperatura
y presión por debajo de las críticas del agua (T entre 100 y 350 ºC y P entre 5 y 200
atm. La
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Oxidación Supercrítica (SCWO), en cambio, se produce en condiciones por encima de
las criticas (T > 374 ºC y P > 221 atm). Estos procesos de oxidación húmeda pueden
darse en presencia de catalizadores o no. El empleo de catalizadores permite reducir
las condiciones de operación, disminuyendo costes y tiempos de operación, al tiempo
que aumentan la velocidad de reacción. El uso de catalizadores adecuados consigue el
aumento del grado de conversión y de la mineralización de la corriente alimentada,
facilitando el tratamiento posterior de la misma.
Oxidación húmeda catalítica (CWAO)
La oxidación húmeda catalítica surge como solución a los inconvenientes presentados en
el proceso sin catalizar, fundamentalmente los costes de inversión derivados del uso de
materiales capaces de aguantar la corrosión por el uso de altas presiones y temperaturas
y el medio ácido que se produce a medida que avanza la reacción.
Los principales agentes activos para preparar catalizadores heterogéneos para procesos de
CWAO se pueden clasificar en dos categorías:
- Metales nobles: Pt, Pd, Ru, Rh
- Óxidos metálicos: CuO; Cr2O3; NiO; Fe2O3; ZnO...
Como soporte se suele usar Al2O3, zeolitas etc. Actualmente se están usando carbones
activos como soporte y como catalizador por sí sólo.
Entre los catalizadores basados en óxidos metálicos
Kochetkova et al. (1992) han encontrado la siguiente ordenación de la actividad
catalítica de la oxidación de fenol: CuO> CoO> Cr2O3> NiO> MnO2> Fe2O3> YO2>
Cd2O3> ZnO> TiO2> Bi2O3
Las mezclas de óxidos metálicos presentan normalmente mayor actividad que los mismos
óxidos por separado. El principal problema que presentan los catalizadores basados en
metales de transición, en especial los de cobre, es la estabilidad; el medio ácido, generado
por la aparición de ácidos carboxílicos de cadena corta como productos finales de la
reacción, y la temperatura a la que tiene lugar la oxidación húmeda catalítica, provocan
la dilución de la fase activa por lixiviación. La catálisis heterogénea puede pasar a
homogénea si hay una importante lixiviación del metal.
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Los soportes más empleados en los procesos de oxidación mediante catálisis heterogénea
son alúmina (Al2O3), que con áreas superficiales entre 50 y 300 m2/g, fue de los primeros
soportes empleados. El óxido de cerio (CeO2) se está usando desde que Leitenburg y
col comprobaron que los catalizadores soportados sobre CeO2 son muy activos en la
oxidación de ácidos carboxílicos, como el ácido acético, que son intermedios de este tipo
de reacciones. Otros soportes como zeolitas u óxido de titanio (TiO2) también se están
usando, este último principalmente en procesos de foto catálisis heterogénea. El carbón
activo (CA), por su parte, se ha empezado a usar como soporte de catalizador más
recientemente, su uso deriva de su empleo como adsorbente en procesos de tratamiento
de aguas residuales. Sus excelentes propiedades como adsorbente, debido a su amplia
distribución de tamaño de poros y a la presencia de numerosos grupos oxigenados
superficiales, hacen de el un prometedor material para se usado como soporte de
catalizador o como catalizador por si mismo.
El carbón activo se ha usado con éxito en procesos de ozonización (O3/CA); en procesos
de oxidación húmeda como soporte (O2/Cu-CA; Pt, Pd, Ru-CA; H2O2/Fe-CA), o
como catalizador (O2/CA).
Sistemas cataliticos en las fuentes estacionarias: reducción catalítica de NOx
Las plantas térmicas de generación de energía y las plantas de producción de ácido nítrico
constituyen las principales fuentes estacionarias de emisión de óxidos de nitrógeno. Los
óxidos de nitrógeno que se forman durante la combustión en las plantas de generación
de energía son, principalmente, NO y NO2, constituyendo el primero más del 90%
del total de NOx. En el caso de las plantas de producción de ácido nítrico, la relación
entre NO y NO2 en los gases de salida es, aproximadamente, la unidad. El óxido nítrico
(NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2), que normalmente se agrupan bajo la fórmula
genérica NOx, reaccionan con el oxígeno y la humedad presentes en la atmósfera para
formar ácido nítrico, principal componente, junto al ácido sulfúrico, de la lluvia ácida.
Participan, además, en la generación de ozono y compuestos altamente oxidantes en las
capas bajas de la atmósfera (“smog fotoquímico”), a través de reacciones fotoquímicas
con diversos hidrocarburos.
El NO de los gases de combustión de las centrales térmicas se genera, principalmente,
como consecuencia de la oxidación del nitrógeno molecular suministrado con el aire de
combustión, a través de un mecanismo descrito por Zeldovich para la formación de NO
“térmico”. Este proceso comienza a producirse a temperaturas cercanas a los 1300º C,
aumentando la velocidad de reacción, notablemente, con la temperatura. El grado de
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conversión depende, así mismo, de la concentración de oxígeno atómico que se produce
en esas condiciones en la llama y del tiempo de residencia.
A pesar de que determinadas modificaciones en los parámetros de diseño de los sistemas
de combustión, que afectan a la formación de NOx, pueden reducir, sensiblemente,
las emisiones de NOx, los requisitos legales impuestos en la actualidad por los países
desarrollados, hacen necesario la reducción de NOx de los gases de combustión. Debido
a su bajo coste relativo y a su alta eficacia en las condiciones en las que operan (grandes
caudales de gases y concentraciones de NOx extremadamente bajas) los sistemas
catalíticos heterogéneos son los más utilizados para la reducción de óxidos de nitrógeno
de los gases de combustión.
La reducción catalítica selectiva (RCS) con diversos agentes reductores como CH4, CO
H2 y NH3 representa, en la actualidad, el método de mayor desarrollo industrial para la
eliminación de NOx en centrales térmicas y en plantas de producción de ácido nítrico.
Esta tecnología se aplica, también, actualmente, en la incineración de residuos y en
turbinas de gas. En el proceso se produce la reducción selectiva de NOx en presencia de
un catalizador heterogéneo, obteniéndose nitrógeno molecular y agua como productos
de reacción. El amoniaco presenta una elevada actividad como reductor y, opuestamente
a lo que ocurre con otros agentes reductores como CO, H2 y CH4, la presencia de
oxígeno aumenta la velocidad de la reacción.
Existen diversos sistemas catalíticos, con diferente composición química, que operan en
rangos de temperatura muy distintos. El Pt presenta actividad para la reducción selectiva
de NOx a bajas temperaturas, en un rango entre 175 y 225º C. Este rango tan estrecho
de temperatura hace que este sistema catalítico se considere inviable económicamente,
debido a la complejidad en los sistemas para el control de la temperatura. Los sistemas
catalíticos basados en vanadio operan a mayor temperatura y su selectividad para la
reducción de NOx se mantiene en un rango algo más amplio de temperatura (300-450º C).
El óxido de vanadio soportado sobre óxido de titanio (V2O5/TiO2) constituye el sistema
catalítico de mayor uso para los sistemas RCS, especialmente, en las centrales térmicas.
Un catalizador típico, de actividad relativamente alta, presenta, aproximadamente, un
7% en peso de vanadio sobre una mezcla de anatasa, la forma cristalina del óxido de
titanio de mayor área superficial, y de rutilo, de baja superficie específica. El porcentaje
de rutilo en la mezcla suele ser del 10 al 15% y el área superficial del catalizador presenta
valores entre 10 y 50 m2/g. Las zeolitas, aluminosilicatos con una estructura porosa
muy desarrollada y una gran superficie interna, muestran actividad a partir de los 350º
C y, contrariamente a los sistemas anteriores, su selectividad se mantiene en un amplio
RODRÍGUEZ JIMÉNEZ, Juan José (dir.): Hacia un uso sostenible de los recursos naturales.
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rango de temperatura, hasta aproximadamente los 600º C. A partir de esta temperatura,
la presencia de vapor de agua desactiva permanentemente el catalizador debido a la
destrucción de su estructura cristalina.
Para un catalizador de vanadio típico la temperatura de operación y la relación molar
NH3/NOx de alimentación al proceso de RCS son los parámetros de diseño más
importantes. El rendimiento de eliminación de NOx aumenta al hacerlo esta relación.
Los valores típicos se sitúan entre 0,6 y 0,9 moles de NH3 alimentados por mol
de NOx, para los que se obtienen rendimientos de eliminación entre el 60 y 90%,
respectivamente, dejando de 1 a 5 ppm(V) de NH3 sin reaccionar. La temperatura de
operación óptima del catalizador se sitúa en el rango de 300 a 400º C. A temperaturas
por debajo de los 200º C, el NH3 puede reaccionar con el NO2 y el H2O presentes en el
gas de combustión produciendo el compuesto explosivo NH3NO3. Valores de relación
molar NH3/NOx por debajo del estequiométrico minimizan la formación del nitrato
amónico. A más altas temperaturas, la oxidación de NH3 a NO (aunque también puede
oxidarse a N2 y N2O, en menor medida) comienza a ser apreciable y compite con la
reacción de reducción de NO a N2, disminuyendo el rendimiento de eliminación.
La presencia de SO2 en los gases de combustión, como ocurre comúnmente en las
centrales térmicas de carbón y fuelóleo, puede producir la oxidación catalítica de éste a
SO3, que con el vapor de agua forma ácido sulfúrico que condensa cuando los gases se
enfrían, produciendo la corrosión de los diferentes equipos que se disponen a la salida
de los sistemas de SCR. Cuando la cantidad de NH3 excede la estequiométrica, éste
puede reaccionar con el SO3 a temperaturas inferiores a 300º C, originando compuestos
como NH4HSO4 y (NH4)2S2O7, que se depositan sobre el catalizador, desactivándolo,
y sobre equipos corriente abajo, como intercambiadores de calor, causando corrosión y
pérdida de eficiencia térmica.
El gran caudal de gases de combustión de las centrales térmicas a tratar en los procesos de
RCS hace necesario el uso de sistemas monolíticos, con canales anchos, en cuyas paredes
se soportar la fase activa del catalizador, que minimizan la pérdida de carga a través
de ellos. Estos sistemas monolíticos deben presentar una gran resistencia mecánica y
química, estabilidad térmica y un coeficiente de expansión térmica que permita soportar
la fase activa en condiciones óptimas a las temperaturas de operación. En la actualidad
existen dos tipos de monolitos, cerámicos y metálicos. Los monolitos cerámicos están
hechos, en su mayoría, de cordierita (2MgO2Al2O35SiO2) con una estructura de
canales paralelos en forma de panal de abeja. Los monolitos metálicos, hechos de aceros
con aluminio, presentan una alta resistencia térmica y su popularidad como soportes
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Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-6
catalíticos está aumentando, debido a que se pueden diseñar de diferentes formas
(placas paralelas, asimétrica, onduladas) y con paredes más delgadas que los monolitos
cerámicos. Las características de diseño principales de los sistemas monolíticos son la
densidad de celda (número de canales por superficie frontal al flujo de gases a tratar), el
área superficial geométrica por unidad de volumen de monolito, el diámetro de canal
y el espesor de las paredes de los canales. Un aumento de la densidad de celda implica
un incremento en el área superficial geométrica y una disminución en el diámetro de
canal, produciendo un aumento de la pérdida de carga para un caudal determinado. La
fase activa del catalizador (V2O5/TiO2) se deposita sobre las paredes de los canales del
sistema monolítico, constituyendo lo que se denomina “washcoat”.
El diseño del monolítico y la composición y estructura física del catalizador dependen,
principalmente, de la posición que ocupe la unidad de RCS en el sistema de limpieza de
los gases de combustión de las plantas de producción de energía. En una primera opción,
la unidad de SCR se sitúa a continuación del sistema de combustión. En esta posición,
la temperatura de los gases de combustión es óptima para la mayoría de los catalizadores.
Sin embargo, estos gases contienen cenizas volantes y dióxido de azufre procedentes de
la combustión que pueden degradar el catalizador, reduciendo la eficacia de reducción
de NOx. Normalmente, se utiliza un sistema catalítico con una baja densidad de celda
(1-2 c/cm2) o monolitos metálicos dispuestos de forma vertical, para evitar el bloqueo
de los canales con las partículas en suspensión y la consiguiente pérdida de carga. Se
suele incluir una primera capa de monolito sin catalizador para minimizar la erosión en
las siguientes capas. La velocidad espacial para estos sistemas catalíticos está en torno a
4000 h-1. La desactivación de los catalizadores ocurre, normalmente, por acumulación
de óxidos y sulfatos de metales alcalinos en la entrada de los canales. La vida media de
estos sistemas catalíticos se sitúa entre los 2 y los 3 años.
En el caso en que la unida de RCS se sitúe a continuación del precipitador electrostático,
el gas de combustión no presenta partículas en suspensión, aunque si contiene SO2. El
catalizador debe diseñarse para minimizar la producción de SO3, por lo que se suele
añadir al V2O5/TiO2 Mo y W como promotores. Se pueden utilizar densidades de celda
superiores, del orden de 2 a 8 c/cm2, aumentando la velocidad espacial a valores entre
5000 y 10000 h-1. La vida media de estos catalizadores oscila entre los 3 y los 4 años.
En el tercer caso la unidad de SCR se sitúa al final del proceso de limpieza de los gases de
combustión. El gas que se alimenta al catalizador ha pasado a través de un precipitador
electrostático y un sistema de desulfuración y presenta, por tanto, un menor riesgo para
la desactivación del catalizador. En esta posición se utilizan catalizadores soportados en
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monolitos con una alta densidad de celda (31 c/cm2), necesitándose menor espacio. La
temperatura a la salida de la unidad de desulfuración de gases es demasiado baja para
la mayoría de los catalizadores, haciéndose necesario un aporte de calor a la unidad de
RCS, lo que implica un mayor coste para este sistema. No obstante, el mayor tiempo
de vida media de estos catalizadores, de unos 5 años, disminuye los costes totales si se
compara con las otras dos situaciones. Debido a la disponibilidad de espacio, esta es
la posición que ofrece mayores ventajas para instalar sistemas de RCS en plantas ya
existentes.
Sistemas cataliticos en las fuentes móviles: motores de gasolina
El tráfico rodado constituye una de las mayores fuentes de emisión de CO, hidrocarburos
y materia particulada carbonosa inquemados y de NOx. No obstante, atendiendo al tipo
de motor utilizado, la distribución de contaminantes en los gases de combustión presenta
una clara diferencia. Así, los motores de gasolina, que operan con una relación másica
de aire a combustible cercana a la estequiométrica y una relativamente alta temperatura,
producen una mayor emisión de CO e hidrocarburos inquemados y de NOx que los
motores diesel. Éstos últimos operan con una relación aire combustible muy por encima
de la estequiométrica y, debido a la compresión, alcanzan una menor temperatura,
produciendo una mayor eficiencia en la combustión, con la consiguiente reducción en
el consumo de combustible y las emisiones de CO e hidrocarburos inquemados y de
NOx. El diseño del proceso de combustión en estos vehículos, sin embargo, produce
niveles elevados de emisión de materia particulada.
Para los motores de gasolina, se puede calcular un valor de aproximadamente 14, 7 para
la relación másica aire a combustible estequiométrica. Si el valor de esta relación para
el gas de entrada al motor se sitúa por debajo del estequiométrico, el motor opera en
condiciones de exceso de combustible, dando lugar a una combustión incompleta. Esta
situación hace que los gases de escape emitan una mayor cantidad de CO e hidrocarburos
inquemados. Si, por el contrario, la relación aire a combustible excede el valor de 14,7,
se reducirán las emisiones de gases inquemados, aunque aumentarán las de NOx, debido
a un aumento de la temperatura de los gases de combustión para valores de esta relación
ligeramente por encima del estequiométrico.
A pesar de que la mejora en el diseño de los motores de gasolina ha reducido sensiblemente
las emisiones contaminantes de estos vehículos, la legislación existente hoy en día, cada
vez más exigente, hace necesario el uso de sistemas catalíticos para tratar los gases de
combustión. A diferencia de las fuentes fijas, que operan en estado estacionario, las
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condiciones de operación de los motores de gasolina y, por tanto, la de los gases de
combustión, dependen de las condiciones de conducción de éstos. Las condiciones en
las que deben operar los sistemas catalíticos de control de emisiones en estos vehículos
serán muy diferentes dependiendo de que el motor esté en punto muerto, a media
carga o a plena carga. Así, la temperatura de los gases de entrada al catalizador puede
variar entre 250 y 900 ºC, la velocidad espacial entre 5700 y 125000 h-1 y el tiempo
de residencia entre 0,3 y 0,006 s. Los convertidores catalíticos, por tanto, utilizan para
soportar la fase activa materiales cerámicos, generalmente, cordierita, con una elevada
resistencia mecánica y térmica, en forma de monolitos para evitar la pérdida de carga.
Se han desarrollado diferentes tecnologías catalíticas para el control de los principales
contaminantes atmosféricos de los gases de combustión de los motores de gasolina (CO
e hidrocarburos inquemados y NOx). La primera de ellas fue el convertidor catalítico
de oxidación, en el que se utiliza un catalizador diseñado para promover la combustión
del CO y los hidrocarburos inquemados. Para asegurar una atmósfera oxidante en el gas
de entrada al catalizador se añade aire secundario al sistema, independientemente de
las condiciones de operación del motor. Estos convertidores utilizan como fase activa
una mezcla de Pt y Pd y operan en el intervalo de temperatura de 250-600º C, con
velocidades espaciales que varía desde 10000 a 100000 h-1. No obstante, estos sistemas
no controlan la emisión de NOx.
Para poder resolver este problema apareció la tecnología con doble lecho catalítico. El
convertidor presenta un primer lecho que contiene un catalizador capaz de reducir el
NOx a nitrógeno molecular. Para ello, el gas de combustión del motor que se alimenta
a este primer lecho debe ser ligeramente reductor y contener H2, CO e hidrocarburos
inquemados en concentraciones suficientes para reducir el NO que contienen dichos
gases. La fase activa por excelencia para este primer lecho catalítico reductor es
el Rh. En un segundo lecho catalítico de oxidación, como el que se ha comentado
anteriormente, situado a continuación del lecho de reducción, se queman el H2, CO
y los hidrocarburos inquemados que quedan en exceso, inyectando aire secundario a la
entrada del catalizador.
La tecnología que más se utiliza para el control de las emisiones gaseosas de los vehículos
de gasolina es el convertidor catalítico de tres vías, que permite eliminar simultáneamente
los tres contaminantes gaseosos (CO, hidrocarburos inquemados y NOx) en un único
catalizador. Para que esta tecnología funcione el motor debe operar siempre con una
relación aire a combustible cercana a la estequiométrica. De esta manera, el catalizador
utiliza los contaminantes reductores (CO, H2 e hidrocarburos inquemados) para reducir
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el NOx a nitrógeno molecular, oxidándose éstos a CO2 y vapor de agua. Existe una
ventana de operación de la relación aire a combustible muy estrecha para mantener
niveles de conversión de 80% para estos contaminantes. Por tanto, el factor clave en
esta tecnología es un sistema de control de oxígeno en los gases de combustión de
ciclo cerrado, que consigue mediante un sensor de oxígeno muy sofisticado, colocado
inmediatamente antes del catalizador, mantener esta relación cercana a la estequiométrica
para cualquier perturbación que pueda producirse en el motor.
Un catalizador de tres vías típico está compuesto por una mezcla de Pt/Rh como fase
activa soportados sobre γ-Al2O3 estabilizada, en monolito cerámico. Como la respuesta
en el sistema de ciclo cerrado de control de oxígeno no es siempre inmediata y, a veces,
durante décimas de segundos el catalizador puede encontrarse con un exceso o defecto
de oxígeno, se añade a la alúmina óxido de cerio (CeO2), que presenta unas propiedades
redox muy interesantes para este proceso. El CeO2 es capaz de ceder oxígeno en
condiciones ricas en combustible para consumir el CO y los hidrocarburos inquemados
o de consumirlo cuando éste está en exceso.
Los catalizadores de tres vías presentan problemas de desactivación con compuestos de
plomo, azufre, fósforo y zinc, que pueden estar contenidos en las gasolinas.
La nueva regulación medioambiental está poniendo mucho énfasis en la reducción de
los hidrocarburos en los gases de combustión de los vehículos de gasolina. La mayoría de
los hidrocarburos (60-80% del total emitido) se producen durante el arranque en frío,
en los dos primeros minutos de operación de un vehículo. En estos primeros minutos de
operación el catalizador no ha adquirido la temperatura óptima y, por tanto, no puede
eliminar la gran cantidad de contaminantes gaseosos que lo atraviesan, principalmente
hidrocarburos. Se están abordando nuevas tecnologías para poder evitar la emisión de
hidrocarburos en los primeros minutos de operación como catalizadores soportados
en monolitos metálicos y calentados eléctricamente, trampas de hidrocarburos o
catalizadores calentados químicamente.
El mundo está demandando cada vez más mayores eficiencias en los sistemas de
combustión para evitar el consumo de combustible fósiles y las emisiones de CO2.
Los modernos convertidores catalíticos de tres vías son muy eficientes en la reducción
simultánea de CO, hidrocarburos y NOx, pero el motor en sí genera grandes cantidades
de CO2, contribuyendo al calentamiento global del planeta. Mejorar la eficacia de
combustión para reducir el consumo de combustible y las emisiones de CO2 requiere
aumentar la relación aire a combustible muy por encima de la estequiométrica,
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para quemar completamente el combustible, pero esto implicaría una disminución
significativa de la conversión de NOx en los convertidores de tres vías modernos. La
solución ideal para esta situación sería la descomposición catalítica directa del NO en
N2 y O2. Existe un catalizador de Cu soportado en zeolita ZSM-5 que es capaz de llevar
a cabo esta reacción, pero la zeolita no es estable en presencia de vapor de agua a las
temperaturas de operación.
El catalizador de almacenamiento y reducción de NOx (NSR) ofrece una solución basada
en un proceso en dos etapas en el que el motor cambia periódicamente entre una etapa
larga de combustión en exceso de oxígeno y una etapa muy corta de combustión en
condiciones ricas de combustible. El catalizador de NSR combina la actividad oxidativa
del Pt con la capacidad de almacenamiento del óxido de bario. Durante la etapa de
combustión en exceso de oxígeno, las partículas de Pt del catalizador oxidan el NO a
NO2 y éste reacciona con el óxido de bario para formar nitrato de bario. Durante la
etapa, muy corta, de combustión rica, el gas de combustión presenta defecto de oxígeno
y, por tanto, exceso de gases reductores como el CO, H2 e hidrocarburos, que reducen el
nitrato de bario produciendo N2, CO2 y vapor de agua. La presencia de SO2 en los gases
de combustión desactiva el catalizador irreversiblemente, porque se produce sulfato de
bario, mucho más estable que el nitrato de bario. Esta nueva tecnología es sólo aplicable,
por tanto, en mercados con disponibilidad de gasolinas con muy bajos niveles de azufre,
como en Japón y en Suecia.
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Guillermo Morales Calvo
Dirección General de Proyectos del Ministerio de
Educación y Ciencia
Los residuos biomásicos:
algunos ejemplos de
aprovechamiento integral
Introducción
En la actualidad, y conforme al Tratado de Kyoto, en el empleo de la biomasa como
recurso energético, la emisión de dióxido de carbono, en un proceso de descomposición
térmica de la misma, se considera cero, ya que se supone que dicho CO2 es el mismo
que esa biomasa tomó de la atmósfera durante su formación. Dicho en otros términos,
el factor de emisión de CO2 por la biomasa ha sido definido como cero en toda la
normativa de puesta en marcha del Tratado de Kyoto.
De otra parte son muchísimos los procesos, de los más diversos sectores industriales,
que generan residuos de tipo biomasa. En muchas ocasiones la generación de “residuos”
biomásicos del proceso, da lugar a un nuevo proceso, a unos nuevos productos y a unos
nuevos “residuos” también biomásicos que finalmente son beneficiados vía térmica.
Todos estos residuos entrecomillados hoy día son considerados subproductos, hasta
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llegar a un último residuo para su beneficio térmico. En la figura 1 se esquematizan
estos conceptos.
Esta idea de ir beneficiando de manera consecutiva los diferentes residuos-subproductos
hasta llegar a uno último que es valorizado en forma de combustible, encaja plenamente
en concepto actual de producción sostenible o medidas de mitigación frente al cambio
climático.
El presente artículo se centra en varios sectores agroindustriales para valorar el potencial
de esos subproductos antes descritos y sus condicionantes para poder ser empleados
como recurso energético.
La Biomasa
A partir de ahora se va a entender por biomasa cualquier tipo de materia orgánica cuyo
origen inmediato sea un proceso biológico. Cuando esta aparezca como subproducto de
un proceso industrial va a ser considerada como biomasa residual.
FIGURA 1: BENEFICIO INTEGRAL DE LOS RESIDUOS DE UN PROCESO INDUSTRIAL
Recurso
Proceso
“Residuo” Biomasa
Producto
Proceso
“Residuo” Biomasa
Otros Producto
Proceso
Energía
Con este criterio y como ejemplo, el cultivo de cereales para su posterior tratamiento
y obtención de alcohol seria biomasa especifica para un determinado fin, sin embargo,
la paja procedente de la recolección del grano si que seria residual. En el esquema de la
figura 2 se presentan estas ideas de tipos de biomasa.
De otra parte, en función de los productos predominantes en la biomasa se establece
una nueva clasificación, así, biomasa lignocelulósica es aquella rica en celulosas y
lignina. En la que predominen los polisacáridos como el almidón se conoce como
biomasa amilácea. Aquella rica en glucosa, sacarosa, fructosa etc. es llamada biomasa
azucarada, y, por último aquella que, generalmente de sus semillas se extraen aceites se
conoce como biomasa oleaginosa.
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Volviendo de nuevo a los biocombustibles residuales, son muchos los sectores industriales
que los generan, con la particularidad de que la mayoría de ellos están asegurados, esto
es, no por modificar el producto final el residuo va a desaparecer. Solo desaparecerá
dicho residuo si también lo hace la actividad industrial. En la figura 4 se representan
algunos de los mas importantes sectores industriales y agrícolas generadores de residuos
biomásicos. En ellos se ha asimilado la actividad humana a los residuos sólidos urbanos
como un sector más.
Antes del análisis de algunos de los sectores indicados es obligado conocer el eso relativo
de las energías renovables y también, en particular, de aquellas catalogadas como
bio dentro de la estructura energética española (figura 5). Con los datos del IDAEMinisterio de Industria se pone de manifiesto el bajo peso de las energías renovables en
general, bien es verdad que la fracción correspondiente a la hidráulica es bastante baja
debido a que el año 2005 fue casi el final de un periodo de 5-6 años de baja pluviosidad
y por tanto las reservas hidráulicas eran también escasas. La estructura presentada apone
de manifiesto que las energías de origen bio suponen mas del 50 % del total de las
renovables.
FIGURA 2: BIOMASA ESPECÍFICA Y BIOMASA RESIDUAL.
Específica
Biomasa para
generación
Residual
Cereales
Semillas
Tubérculos
Raices
Otros
Industriales
Agro
Urbanos
Forestales
Proceso Físico
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Proceso Físico
Energía
Proceso Físico
Energía
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FIGURA 4: RESIDUOS SEGÚN ACTIVIDAD.
Área
Urbana
Industrial
Agrícola
Forestal
Actividad
Urbana
Maderero y manufactura
Pasta de papel
Extracción de Semillas
Vinícolas
Olivarero
Aguas residuales
Ganadería intensiva
Olivarero
Vid
Frutales
Bosques
po de residuo
RSU
Madera, leña, viruta, serrín
Licores, diversos
Harinas de semillas, orujos
Orujos
Orujos
Aguas residuales
Purines, estiercol...
Leña, poda
Leña, poda
Leña, poda
Leña, poda
Los residuos de poda
En el sector agrícola, la producción de frutos, independientemente del destino final de
los mismos (consumo directo, elaboración de vino, extracción de aceite etc.) implica
que es preciso una poda anual en las correspondientes árboles, en unos casos esta poda
puede tener diferente intensidad de unos años a otros y dependiendo de tipo de frutal
en si. (Mientras que la vid se poda anualmente de manera contundente, los olivos o los
naranjos sufren una poda anual suave y cada dos o tres años se realiza la poda severa). Por
tanto el residuo de la poda de frutales es un recurso asegurado cada año. Considerando
los cinco subsectores que se indican el la figura 6, olivar, vid, cítricos, frutos secos y
frutos postre (ciruelas, manzanas, peras etc.), y realizando uno cálculo muy conservador,
con unos factores de confianza muy altos, o dicho de otra manera, considerando
aproximadamente el 55 % de la poda teórica. Se puede disponer de unos 15 millones de
toneladas al año, que suponiendo un poder calorífico inferior medio de 4200 Kcal/Kg.,
se baraja entonces la cifra de 6,3 millones de toneladas equivalentes de petróleo lo que
supone esa poda. Piénsese que la planta que actualmente se construye en Briviesca, cerca
de Burgos tendrá una potencia térmica de 15 Mw. y consumirá anualmente 100.000
toneladas de paja (la paja tiene un poder calorífico inferior a la poda).
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FIGURA 5. ESTRUCTURA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA EN ESPAÑA, 2006.
2,9%
1,6%
Gas 21%
Biocarburantes
Geotérmica
0,3%
RSU
0,4%
0,03%0,05%0,01%
Solar térmica
Biogás
Biomasa
Hidráulica
Nuclear 11%
Eólica
0,2%
Solar fotovoltaica
1,7%
Renovables 7%
Carbón 13%
Petróleo 16%
Sin embargo no todo es así de fácil y simple, existen determinados problemas que es
preciso salvar para que esa poda pueda ser empleada, en efecto, hay tanto ventajas como
inconvenientes
a) Ventajas:
1) Es un residuo asegurado en el tiempo.
2) Tiene un poder calorífico nada desdeñable.
3) Su precio es origen no debe ser elevado.
4) Es necesario sacar el residuo de las fincas de cultivo.
5) Generalmente esta prohibidos quemarla en las lindes (aunque es practica casi
habitual).
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b) Inconvenientes
1) El residuo se produce disperso en parte de la geografía española.
2) En algunas zonas con fuertes dificultades para la mecanización de recogida y
transporte.
3) Su generación es estacional.
4) Tiene un bajo valor añadido.
5) Precisa de instalaciones para su almacenamiento e acondicionamiento.
En resumen, el poder beneficiar el residuo precisa de una logística especial que asegure
precio y suministro, de otra manera no podría entrar en el mercado.
La logística de aprovisionamiento se puede dividir en las siguientes etapas:
•
•
•
•
•
Cronogramas de suministro
Preacondicionamiento y reducción de volumen
- Pelet
- Astillas
Capacidad de almacenamiento y conservación (riesgo de fermentaciones y/o
incendios)
Granitas de suministro
- Formulas compuestas (suele ser la opción tomada para conseguir las
garantías)
Regularidad de suministro.
Respecto al precio, el mismo ha de ser competitivo con los potenciales combustibles
fósiles a sustituir, y, en el caso de una industria cogida ya dentro del marco de Kyoto, a
los costes de los combustibles habría que añadirle las potenciales compras de derechos
de emisión.
El desglose de costes para esta biomasa residual ocupa los siguientes capítulos:
•
•
•
•
•
84
Precio de suministro del proveedor
Coste de obtención/recogida en el campo
Coste del transporte al centro de almacenamiento
Coste del almacenamiento y pretratamiento
Coste del almacenamiento y adecuación
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•
•
Coste del transporte al cliente
Beneficio de la empresa.
A pesar de todos los problemas a solventar de tipo logístico y económico, el proceso de
empleo de la poda como combustible biomasico es posible, dado que la mayor parte del
que se obtiene en España es exportado generalmente a Inglaterra, y por tanto, además
de los costes antes indicados, aguanta también el coste del transporte en barco hasta
aquel país.
Los residuos del subsector industrial
Cuando se pasa del sector agrícola a los correspondientes subsectores industriales que
procesan los frutos antes obtenidos, de nuevo van a aparecer una serie de residuos
biomásicos a tener en consideración. Una ojeada rápida a los subsectores anteriores
pone de manifiesto que:
a.
b.
c.
d.
Olivarero, en la obtención de aceites y según sea el procedimiento seguido
para ello, dos o tres fases, se obtiene como “residuos” orujos, alpechines y
alperujo.
Vid, en la elaboración del vino, se obtienen como residuos los orujos y las
lías.
En el subsector frutos secos, en principio, todas las cáscaras y cascarillas de los
frutos.
En el subsector frutos de mesa (cítricos, peras, manzanas etc.), y en concreto,
cuando estos frutos se emplean para la elaboración de otros productos,
generalmente mermeladas, la etapa de limpieza y pelado dejan un residuo
orgánico considerable rico en azucares y pectina.
Para no hacer excesivamente largo el tema se van a analizar solo los dos subsectores más
característicos españoles, el de la obtención de aceite de oliva y el de elaboración del
vino.
Subsector aceite de oliva
Actualmente el aceite de oliva se extrae por dos métodos diferentes conocidos como “dos
fases” y “tres fases”. En la figura 7 se esquematizan ambos métodos.
Los residuos biológicos consecuencia del proceso de extracción se pueden definir
como:
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•
•
•
Alpechín (proceso en tres fases). Es un residuo líquido constituido por agua de
vegetación, aceite, y a veces, agua de proceso.
Orujo (proceso en tres fases). Es un residuo casi sólido compuesto por la pulpa
de la aceituna y el hueso, conteniendo del orden del 5º% de humedad.
Alperujo (proceso en dos fases). Es un producto semisólido resultante de separar
el aceite virgen y compuesto de una mezcla de aceite, hueso, pulpa y agua.
Más tarde, el orujo y alperujo son sometidos a extracción con disolventes para recuperar
las ultimas fracciones de aceite quedando finalmente unos residuos, a veces engrasados
y otras completamente desengrasados, que tienen un poder calorífico del orden del
comentado con anterioridad para la poda, por tanto susceptibles de ser empleados como
combustible y con condicionantes de logística y costos equivalentes a los descritos para
el caso de la poda. En las figura 8 se exponen los datos del sector para Andalucía.
FIGURA 7: DIAGRAMA BÁSICO PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE.
ACEITUNAS
recepción
Aceite
lavado
molienda
Alpechín
A presión
batido
Orujo
3 fases
extracción
Aceite por
extracción con
disolventes
Extracción
de aceite en
orujera
Aceite por
extracción
física
Alperujo
en continuo
2 fases
Aceite
Aceite por
extracción con
disolventes
En la actualidad, en Andalucía hay ya mas de 100 Mw. instalados que funcionan con
orujos y orujillos del sector aceite de oliva.
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Subsector vitivinícola
Actualmente España tiene más de 1,1 millones de hectáreas destinadas al cultivo de
la vid, de las cuales mas del 90 % del fruto se destina a vinificación. El proceso de
elaboración del vino, representado en la figura 9, produce unos residuos que son:
•
•
•
87
Orujos, compuestos por los hollejos y las pepitas (semillas).
Raspón, que aparece generalmente mezclado con los orujos.
Lías, que son los lodos que quedan en las cubas después de la fermentación.
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FIGURA 8: DATOS DEL SECTOR OLIVARERO ANDALUZ
Datos del sector
Superficie cultivada, MM ha
Relación a España %
Relación superficie Andalucía%
Rel. Superficie agrícola Andalucía %
Rel. Superficie agrícola en Jaén %
1,4
62
16
32
85
Producción t/año
Aceituna de mesa
Aceituna de Almanzara
Aceite de oliva
Aceite de orujo
260.000
4.000.000
800.000
75.000
t/año
Poda Olivar
Leña
Ramón
Hoja
Hueso aceituna almanzara
Hueso
Orujo de aceituna
Orujillo
Orujo desengrasado (40%h)
Orujo graso húmedo
Orujo desengrasado húmedo
Hueso
Total
Análisis inmediato, % peso
Carbono
Volátiles
Cenizas
Humedad
Análisis elemental, % peso
Carbono
Hidrógeno
Nitrógeno
Azufre
Oxígeno
Poder Calorífico kcal/kg
PCS
88
tep/año
382.880
905.000
453.000
164.900
390.400
202.000
6.800
2.700
925.000
300.000
100.000
290.000
50.000
1.265.000
351.000
75.600
14.700
42.600
20.000
Poda
14,67
72,83
1,55
10,95
Orujo
7,31
30,65
6,75
55,29
Orujillo
22,13
72,29
4,58
12,69
Hueso
21,98
76,40
1,62
13,12
49,52
5,90
0,39
<0,05
44,19
47,03
5,64
0,97
0,09
46,27
50,54
5,86
0,97
0,07
42,56
50,79
5,95
0,48
0,04
42,74
4.600
4.500
4.500
4.800
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Sevilla: Universidad Internacional de Andalucía, 2008. ISBN: 978-84-7993-048-6
Estos residuos tienen una primera particularidad, su contenido en alcohol, superior
generalmente al 5%, que es preciso retirar por destilación y que esta controlado
legalmente y severamente por la administración.. El siguiente paso es la recuperación del
acido tartárico contenido en ellos ya que es uno de los aditivos, antioxidantes naturales,
autorizados por las Administraciones. El tartrato cálcico corresponde al E-334 y el
acido tartárico al E-354. Los orujos, después de extraerle el alcohol y el tartárico están
estabilizados biológicamente por lo que en ocasiones son empleados como un compost
de altísima calidad, realmente, su composición corresponde más a un abono orgánico
que a un compost.
FIGURA 9: ELABORACIÓN DEL VINO.
Estrujado
despalillado
Uva
1 tonelada
Tinto
Maceración
fermentación
Raspón
20-50 kg
Blanco
Prensa
Fermentación
Trasiego
Orujo:
Hollejos
Pepitas
120-140 kg
Vino
Lias
89
3,9 m
Embotellado
180-250 kg
40-60 kg
Crianza
700 litros
"Residuo"
para
valorización
3
Agua de proceso
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De otra parte, los aceites contenidos en las semillas de la uva, las pepitas, son ricos
en Vitamina E y tienen una alta concentración de Ácido Linoleico (76%) y Ácido
Linolénico, Ácidos Grasos Esenciales, también llamado Omega 6 y Omega 3. También
en ocasiones se extrae de este residuo los taninos, como productos a emplear en el
curtido de la piel, y el alguna ocasión se ha extraído también el transreveratrol, principio
activo antitumoral. Finalmente, y después de todos estos procesos de extracción queda
un último residuo, un orujo o harina de semillas que es un biocombustible con un poder
calorífico inferior por encima de 4.300 kcal/kg.
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Juan J. Rodríguez Jiménez
Universidad Autónoma de Madrid
La contaminación de
los suelos.
La herencia que no cesa
Introducción
El interés y la preocupación por la contaminación del suelo y su tratamiento se han
desarrollado con un notable retraso en relación con los otros dos grandes compartimentos
ambientales. Sin embargo, en los últimos 25-30 años se ha venido dedicando una
atención creciente al tema, particularmente en los países más desarrollados, de forma
que en la actualidad la descontaminación de suelos constituye uno de los campos más
activos dentro de la Ingeniería Ambiental. Una actividad que precisa de la colaboración
interdisciplinar, de la participación de especialistas de distintos campos, dada la
complejidad de los problemas a tratar, derivada de la propia del suelo como sistema. Esta
circunstancia, unida al hecho de que los procesos de contaminación del suelo presentan
una evolución más lenta y sus consecuencias resultan menos evidentes, más difíciles de
percibir de forma directa, explica, en parte, el aludido retraso con que se ha desarrollado
el interés por la contaminación de los suelos y su tratamiento.
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La Carta Europea del Suelo, de 1972, declaraba a éste como uno de los activos más
preciados de la humanidad, pero, han de pasar casi 10 años para que se emprendan
algunas acciones de carácter más decididamente ejecutivo. “El suelo, fundamento y límite
de nuestro desarrollo, uno de los documentos resultantes de la Conferencia Europea de
Ordenación del Territorio, de 1988, supone un reconocimiento oficial de la importancia
del mismo como compartimento ambiental y más recientemente, la Comisión Europea
aprobó el documento “Hacia una estrategia temática para la protección del suelo”, en un
contexto en el que ya se considera al mismo como un recurso esencial para un desarrollo
sostenible. Su carácter de recurso no renovable, su vulnerabilidad y su interconexión,
tanto con la atmósfera, como con las aguas superficiales y subterráneas, son factores que
hacen del suelo un sistema de extraordinaria importancia e interés medioambiental,
cuya protección constituye una tarea ineludible. En los países más desarrollados parece
haberse instalado ya una clara conciencia en este sentido, que se ha venido materializando
en leyes y planes de actuación.
Magnitud e importancia del problema
Como se ha señalado, el tratamiento de los problemas de contaminación de suelos ha
adquirido un protagonismo creciente en el campo de la Ingeniería Ambiental en las tres
últimas décadas. Diversas causas, como la incorrecta gestión de los residuos peligrosos,
pérdidas en conducciones y depósitos de hidrocarburos y productos químicos,
derrames accidentales y vertidos ilegales, han dado lugar a una situación que requiere,
particularmente en los paises industrializados, actuaciones urgentes, con dedicación de
importantes recursos técnicos y económicos. Episodios especialmente graves, como el de
Love Canal, en EEUU, han puesto de relieve las peligrosas consecuencias que pueden
derivarse de un problema de contaminación de suelos y han alertado a la población y a
las administraciones sobre la necesidad de abordar la limpieza de los enclaves afectados.
El número y la diversidad de éstos, junto con las dificultades asociadas a las características
del suelo como sistema, exigen el desarrollo de técnicas adecuadas, que deben combinar
altos niveles de eficacia y facilidad de aplicación al menor coste posible.
La magnitud de los problemas de contaminación de suelos, en particular en los países
industrializados, ha obligado a articular leyes y reglamentos y a desarrollar planes de
limpieza, cuyas previsiones presupuestarias alcanzan cifras muy elevadas. EEUU,
Holanda, Alemania y Dinamarca pusieron en marcha iniciativas muy importantes, ya
en la primera mitad de los 80. El primero de estos países puede considerarse como el
pionero en materia de acciones de descontaminación de suelos. En 1992 contaba ya con
más de 32.000 enclaves inventariados como suelos potencialmente contaminados, 1.200
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de los cuales estaban incluidos en la Lista Nacional de Prioridad (NPL). En Europa,
Dinamarca aprobó en 1983 la primera ley, junto con un plan de actuación en este campo.
En un territorio relativamente pequeño, como el de Holanda, se habían identificado,
a mediados de los 80, unos 1.600 enclaves con problemas de contaminación del suelo
y en la antigua República Federal de Alemania, la cifra superaba los 35.000, a un 15
% de los cuales se atribuían niveles de riesgo elevados. Basten estos datos para situar la
gravedad de la herencia histórica en materia de suelos contaminados.
En España, se aprobó, en 1995, el Plan Nacional de Recuperación de Suelos Contaminados
y con posterioridad se han venido aprobando, en distintas Comunidades, planes
regionales de actuación en esta materia. El citado Plan Nacional parte de un inventario,
concluido en 1994, que cifraba en más de 4.500 el número de suelos potencialmente
contaminados, avance que hoy cabe considerar ciertamente optimista. Los objetivos del
Plan Nacional se han cubierto sólo parcialmente, con notables desajustes con respecto
a las previsiones iniciales. Desde su aprobación se ha actuado sobre poco más de 250
enclaves, no siempre de forma completa y mediante soluciones definitivas, pero una
implicación más directa y decidida de las Administraciones Regionales en el problema
cabe esperar que contribuya a mejorar la situación en un futuro a corto/medio plazo.
Causas y efectos de la contaminación de los suelos
Son diversas las causas de los problemas de contaminación de suelos, algunas de las
cuales resultan difícilmente controlables y escapan a una clasificación sistemática, como
los derrames accidentales de substancias peligrosas y los vertidos ilegales efectuados de
forma clandestina. Por su significación cuantitativa, cabe destacar entre los focos más
importantes de contaminación de suelos, los vertederos de residuos industriales mal
acondicionados o abandonados, las conducciones y los depósitos de hidrocarburos y
substancias químicas en general y las actividades minerometalúrgicas. Esto por lo que se
refiere a la contaminación de carácter localizado. La contaminación difusa, con el ejemplo
típico de los suelos agrícolas, constituye otro ámbito del problema, diferente tanto
por sus características como por la naturaleza de sus posibles soluciones, circunscritas
básicamente al ámbito de la prevención, dada la inviabilidad técnico-económica de la
aplicación de soluciones correctivas
Los efectos negativos de la contaminación del suelo se manifiestan por distintas vías,
que determinan el acceso de los contaminantes a la población y los compartimentos
ambientales colindantes. Estas se materializan a través del contacto directo con el suelo
contaminado; por el aire, previa evaporación de los contaminantes; por arrastre de los
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mismos a las aguas superficiales o por percolación con invasión de acuíferos subterráneos.
Estas vías de transmisión constituyen, precisamente, la base para la evaluación del riesgo
asociado a un problema de contaminación de suelos.
Caracterización de un problema de contaminación de suelos
La definición de suelo contaminado figura, en España, en la Ley 10/1998, de Residuos,
que señala como tal “todo aquel cuyas características físicas, químicas o biológicas han sido
alteradas negativamente por la presencia de componentes de carácter peligroso de origen
humano, en concentración tal que comporte un riesgo para la salud humana o el medio
ambiente, de acuerdo con los estándares que se determinen por el gobierno. Cabe señalar que
esta definición, dentro de un texto legal, es posterior a la aprobación del Plan Nacional de
Recuperación de Suelos Contaminados. Por otra parte, en cuanto a los estándares a los que
hace referencia, su establecimiento se ha producido sólo en fecha reciente, con un notable
retraso con respecto a la propia definición en la que se alude a los mismos, así como en
relación con el Plan Nacional y los primeros planes regionales.
Tipificar un problema de contaminación de suelos constituye una tarea compleja, en la
que han de considerarse, tanto la naturaleza de los contaminantes, su concentración y
distribución, como las características del medio, a fin de poder evaluar los riesgos derivados
de la presencia de aquellos y su evolución en el suelo.
La caracterización del suelo presenta dificultades importantes, derivadas de la complejidad y
heterogeneidad del mismo. Desde un punto de vista técnico, en relación con las posibilidades
de aplicación de soluciones técnicas para su descontaminación, el suelo puede considerarse
como un conglomerado de partículas sólidas fundamentalmente de arena y arcilla, en
proporciones variables, acompañadas, en menor cuantía, de algunos otros minerales y materia
orgánica. Las partículas que integran el suelo presentan una distribución granulométrica
generalmente amplia, que condiciona la porosidad del mismo. Cabe distinguir dos regiones;
la inferior, situada inmediatamente encima de la capa impermeable, es la región insaturada y
en ella los huecos entre partículas están completamente ocupados por agua. En la superior, o
zona insaturada, los huecos están sólo parcialmente ocupados por agua, siendo el resto aire.
La fracción del volumen de huecos ocupada por agua mide el grado de saturación. Entre
ambas regiones se sitúa la capa freática.
La información sobre las características de los contaminantes y del suelo constituye la
base sobre la que se establece la estimación de los riesgos potenciales para la población
y el ecosistema.
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La estimación del riesgo sirve para fijar las prioridades de limpieza, pero no resulta
sencillo arbitrar un procedimiento universalmente válido. Se han propuesto distintos
métodos, ninguno de ellos exento de debilidades, por lo que constituye éste un campo
en el que caben aportaciones tendentes a mejorar las herramientas actuales. Un método
que ha sido muy utilizado, sobre todo en EEUU, país en el que se desarrolló, ya en
1982, es el conocido como HRS (Hazard Ranking System), cuyo concepto se ha venido
utilizando con frecuencia, en ése y otros países, con distintas variantes y adaptaciones.
Técnicas para la descontaminación de suelos
El desarrollo de técnicas para el tratamiento de suelos contaminados constituye en la
actualidad uno de los campos más activos de la Ingeniería Ambiental. Existe ya una
gama relativamente amplia de procedimientos aplicables en función de las características
concretas del problema a tratar. Las técnicas empleadas van desde procesos físicos hasta
procedimientos químicos o biológicos, como arrastre con aire, desorción térmica,
lavado/extracción, electrorremediación, deshalogenación, incineración, inmovilización/
estabilización, vitrificación y biorremediación. Todas ellas han sido aplicadas, con
distintas variantes a nivel industrial o de campo.
La limpieza de un suelo contaminado puede llevarse a cabo en una planta de tratamiento,
a la que se transporta el mismo una vez excavado. Esta forma de actuación (off-site) puede
presentar algunas ventajas técnicas y económicas, derivadas de la posibilidad de integrar
en una misma instalación operaciones de distinta naturaleza, que pueden aplicarse, tanto
para le descontaminación de suelos, como para el tratamiento de residuos peligrosos, en
general, lo que aumenta la versatilidad de estas plantas. Por otra parte, se benefician del
efecto de la economía de escala, por el que el coste relativo de las instalaciones resulta
más bajo cuanto mayor es el tamaño de las mismas. No obstante, en contra de las
plantas de tratamiento de carácter fijo actúan la necesidad de transportar a las mismas
el suelo excavado, que constituye un residuo peligroso, y el rechazo que encuentra la
construcción de las mismas entre la población de las inmediaciones. Debido a estos
inconvenientes, el empleo de instalaciones fijas para la descontaminación de suelos ha
disminuido drásticamente en la última década, siendo substituidas por plantas móviles
o transportables, que permiten efectuar la limpieza sobre el propio enclave, en lo que se
denominan actuaciones on-site. Esta modalidad de plantas se diseñan y construyen con
una estructura modular, que permita su traslado al lugar, su montaje y el desensamblaje
de sus componentes una vez concluidas las tareas de limpieza. Ejemplos típicos de
esta modalidad de sistemas son las plantas de incineración, desarrolladas en distintas
versiones especialmente adaptadas para el tratamiento de suelos contaminados.
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La tendencia con mayor futuro se orienta hacia el empleo de soluciones aplicables in
situ, sin excavación del suelo contaminado. Se ha desarrollado una diversidad de técnicas
para su aplicación por esta vía, varias de las cuales están comercialmente implantadas
desde hace años, con resultados muy satisfactorios en cuanto a eficacia, operabilidad y
coste.
La selección de la técnica más apropiada y su forma de aplicación, en cada caso, viene
determinada por la naturaleza de los contaminantes, su concentración y distribución,
las características del suelo, el volumen del mismo contaminado y su distribución en
superficie y altura, la posible generación de residuos secundarios, el destino del suelo
tratado y, desde luego, la economía del sistema en las condiciones particulares de cada
caso. Un aspecto de gran importancia es el que se refiere al propio carácter de la técnica
como método de destrucción, evacuación o simplemente inmovilización o inertización
de los contaminantes presentes en el suelo. En este sentido, ha de tenerse en cuenta
que los métodos que implican la aglomeración del suelo, como la cementación o la
vitrificación del mismo, suponen una modificación radical de sus características, que lo
inhabilita para usos futuros, por lo que su empleo debe restringirse al tratamiento de
suelos irrecuperables como tales y sin interés utilitario, cuando, por las características
del problema, deba evitarse la movilización de los contaminantes que acompañaría a la
aplicación de otras técnicas, por el alto riesgo que ello pudiera suponer.
La generación de residuos secundarios, como consecuencia de la aplicación de una
determinada técnica de limpieza, constituye una consideración muy importante, que
puede resultar determinante desde un punto de vista técnico-económico. En efecto,
la descontaminación de un suelo debe necesariamente abordarse con un criterio
integral y no basada en la simple transferencia de contaminantes a otros medios. Las
soluciones técnicas y el coste de las mismas deben incluir, por tanto, el tratamiento de
las corrientes líquidas y gaseosas, así como los residuos sólidos que pudieran derivarse de
las operaciones de limpieza.
Perspectivas de la descontaminación de suelos
La magnitud y gravedad de los problemas de contaminación de suelos, en regiones con
una alta densidad industrial, obliga, no ya a mantener, sino a incrementar la atención a
los mismos, al menos en la próximas dos décadas. La implantación de tecnologías cada
vez más eficaces y a costes más asequibles, constituye un reto ineludible, para hacer frente
al cual se requiere la dedicación de importantes recursos a actividades de investigación,
desarrollo e innovación.
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La línea prioritaria de desarrollo, en la actualidad, y la que marcará la evolución en el
futuro próximo, se orienta decididamente hacia las soluciones aplicables in-situ. Algunas
de éstas técnicas, como el arrastre con aire o la biorremediación, han demostrado ya sus
posibilidades a escala comercial y la experiencia adquirida ha permitido optimizar las
condiciones de trabajo, aunque siempre cabe esperar futuras aportaciones que mejoren
su posición tecnológica. Otras, como el lavado in-situ (flushing) o la electrorremediación
exigen todavía un notable esfuerzo para conseguir su implantación comercial definitiva.
Finalmente, surgirán tecnologías emergentes que permitirán abordar problemas
particularmente complejos, a costes cada vez más asequibles.
En países como EEUU, Holanda y Alemania, la limpieza de suelos ha supuesto la apertura
de un campo con perspectivas de expansión crecientes en las áreas de la ingeniería
ambiental y de procesos, en general, y con un importante potencial de desarrollo
tecnológico. La actividad en este campo registra cifras ciertamente considerables,
teniendo en cuenta que todavía no supera las tres décadas de existencia.
En España, la puesta en marcha, del Plan Nacional de Recuperación de Suelos
Contaminados y de Planes Regionales, en diversas Comunidades Autónomas, ha
supuesto la movilización de recursos en este campo, política que debe potenciarse de
forma mucho más decidida en un futuro a corto plazo, para hacer frente con suficientes
garantías a los problemas de contaminación de suelos existentes.
Junto a la necesidad de hacer frente a la herencia histórica, en materia de suelos
contaminados, el futuro pasa necesariamente por el establecimiento de políticas
preventivas que impidan los errores del pasado y traten de minimizar los impactos
negativos sobre el suelo de la actividad humana en general y de la industria en
particular.
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